ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ FAKULTA STAVEBNÍ KATEDRA ZDRAVOTNÍHO A EKOLOGICKÉHO INŽENÝRSTVÍ
IMPLEMENTACE INOVATIVNÍCH KONCEPTŮ DECENTRALIZOVANÉHO NAKLÁDÁNÍ S ODPADNÍMI VODAMI V ČESKÉ REPUBLICE
Soutěžní práce SVOČ 2010
MARTIN FENCL
Vedoucí práce:
Dr. Ing. Ivana Kabelková
Květen 2010 Praha
1. Úvod Tato práce si klade za cíl především na základě rešerší zahraničních textů představit základní inovativní koncepty decentralizovaného nakládání s odpadními vodami (DNOV) testované v pilotních projektech mimo Českou republiku. Popisuje, z čeho plyne potřeba zkoumání a vývoje alternativních přístupů k nakládání s OV. Na jakých principech tyto přístupy stavějí, jaké jsou jejich výhody, ale také v čem spočívají jejich omezení; a jak se tyto přístupy vypořádávají s jednotlivými druhy OV. Dále se pak práce snaží na základě popsaných skutečností a zkušeností ze zahraničních projektů nastínit možné perspektivy těchto přístupů v podmínkách České republiky: u jakých typů zástavby se mohou jednotlivé koncepty uplatnit a jak lze kombinovat stávající systémy s těmi inovativními. Součástí diskuze nad možnostmi implementace inovativních přístupů DNOV v České republice jsou i sociokulturní, politické a legislativní aspekty problematiky, které využití těchto technologií determinují. Vzhledem k šíři tématu se práce zabývá pouze domovními odpadními vodami a průmyslové vědomě zcela opomíjí. To ovšem neznamená, že průmyslové odpadní vody stojí zcela mimo tuto problematiku a nemohou být v rámci popsaných konceptů řešeny. Celá práce je tak stručným úvodem do problematiky inovativního DNOV a jeho možností vztažených na podmínky České republiky. Neklade si a ani si nemůže klást za cíl přednést zcela konkrétními výstupy. Spíše nastiňuje, jakým směrem se může ubírat výzkum na tomto poli a s jakými překážkami je nutné se vypořádat, než bude možné v České republice alespoň některé z těchto konceptů uvést do každodenní praxe.
2. Základní členění konceptů DNOV Systémy DNOV je vhodné členit na konvenční a inovativní a pak dále podle schématu níže (Obr. 1).
Obr. 1 Schéma členění DNOV
Konvenční přístupy k DNOV jsou víceméně reprezentovány technologiemi, které jsou využívány i u centralizovaných systémů – vše ovšem probíhá v malém měřítku s tím, že se navíc minimalizuje délka potrubní infrastruktury. Z hlediska technologie jsou nejjednodušším systémem řazeným mezi konvenční přístupy DNOV klasické žumpy, které slouží pouze ke schraňování OV. Další skupinu tvoří malé domovní ČOV pro 1–50 ekvivalentních obyvatel, na které se oproti velkým ČOV vztahují méně přísné požadavky na účinnost čištění. Běžně se využívají septiky s dočišťováním filtračními systémy např. na bázi zemních pískových filtrů. Další možnost představují aerobní ČOV a nově se také prosazuje technologie čištění OV pomocí
1
filtračních membrán.[2] Na pomezí alternativních a konvenčních přístupů pak stojí vegetační ČOV. [21] Z pohledu příslušenství v rámci řešené budovy se při použití konvenčních konceptů DNOV v podstatě nic nemění, toaleta i vnitřní kanalizace jsou řešeny pro konvenční centralizované i decentralizované systémy stejně. Při využívání malých domovních ČOV jsou pouze kladeny větší nároky na uživatele co se týče složení OV. Vzhledem k jejich malým obsahům mohou i relativně malá absolutní množství rozličných chemikálií výrazně zkomplikovat čistící procesy. Koncentrovaný desinfekční prostředek, jako je např. běžné SAVO, vylitý do výlevky, který by byl v centralizovaném systému zředěn na víceméně stopovou koncentraci, může u decentralizovaného systému zcela vyřadit biologický stupeň čištění. [4] Inovativním DNOV se rozumí koncepty, které se snaží v maximální možné míře uzavřít na lokální úrovni koloběh vody, živin a ostatního odpadního materiálu, tedy vytvořit cyklus s minimem vstupů a výstupů z některého z definovaných systémů ( Obr. 2). Většina těchto přístupů klade důraz na separaci vod přímo u zdroje podle druhu jejich znečištění a na oddělené nakládání s těmito vodami.
Obr. 2 Rozdíl mezi konvenčními a inovativními přístupy k nakládání s OV [15]
Důslednost a rozsah separace se liší koncept od konceptu a samozřejmě závisí na použité technologii. Některé počítají s velmi důslednou separací domovních odpadních vod na vodu černou (voda, která přišla do přímého kontaktu s fekáliemi), žlutou (moč v různém poměru naředěná čistou vodou) a šedou (ostatní méně znečištěná voda), jiné pak oddělují pouze šedou vodu a černá a žlutá voda je řešena společně. Další přístupy, naopak oddělují pouze žlutou vodu od ostatních domovních odpadních vod. Existují i koncepty, které počítají nejen s odpadními vodami, ale i s domácím bioodpadem (více viz kap. 3.2.2) Všechny inovativní způsoby DNOV počítají s odděleným nakládáním s dešťovými vodami. Umožňuje-li to geologické podloží, jsou dešťové vody zasakovány. Je-li geologické podloží nevhodné, je snaha odtok dešťových vod z povodí co nejvíce zpomalit. Budují se proto umělé retenční prvky, které mohou být integrovány např. do systému městských parků. U nakládání s dešťovými vodami se také uplatňuje princip separace u zdroje, tj. snaha nemíchat různě znečištěné dešťové vody. Splachy z městské zeleně mohou být víceméně bez speciálního čištění přímo zasakovány, naopak splachům z vozovek, parkovacích ploch1, či průmyslových objektů musí být věnována zvláštní pozornost. Je namístě podotknout, že trend lokálního nakládání s dešťovými vodami se postupně prosazuje i u konvenčního nakládání s OV. Inovativní přístupy k DNOV v podstatě představují nové paradigma v oblasti nakládání s OV a domácím biologickým odpadem. Namísto řešení vzniklých problémů preferují předcházet jim v maximální možné míře již u zdroje. Snižují se tak ekonomické nároky na
1
Splachy z vozovek a parkovacích ploch mívají vysoké koncentrace těžkých kovů a mohou být znečištěny ropnými látkami.
2
výstavbu a provoz systému i nároky na jeho technologii, na druhou stranu je větší díl zodpovědnosti přesouván na samotného uživatele. Velká rozmanitost používaných technologií vede k rozostření pevné hranice mezi OV a ostatním odpadem. To, co je v klasických systémech součástí OV (např. stolice), může být totiž při alternativním nakládání řešeno jako pevný odpad. Inovativní DNOV tedy představuje komplexní pohled na problematiku odpadového hospodářství, od vzniku biologicky degradovatelného odpadu (ať už pevného či tekutého) až po jeho recyklaci, spolu se vznikajícími ekonomickými vazbami. [2]
3. Charakteristiky inovativních konceptů DNOV Podoba všech inovativních konceptů DNOV je definována čtyřmi základními atributy vycházejícími z posloupnosti procesů od produkce odpadu po jeho vyčištění a navrácení zpět do lokálního systému: Vstupy do systému (složení a množství OV, technologie separace) Sběrným systémem jednotlivých složek OV a jejich skladováním Způsobem transportu OV Rozsahem čištění a recyklací OV Kombinací různého nastavení výše zmíněných atributů lze dosáhnout značného množství variací. V této práci jsou diskutovány pouze jakési základní koncepty, které jednak ve srovnání s konvenčními systémy přicházejí s určitými přidanými hodnotami, ale zároveň odpovídají standardům vyspělých zemí. Všechny popisované koncepty proto musí: Efektivně zneškodňovat patogenní organismy V maximální míře uzavírat koloběh živin Minimalizovat potřebu pitné vody Musí být hygienické a sociokulturně přijatelné [2]
3.1.
Technologie sběrných systémů OV
3.1.1.
Neseparující toalety Koncepty neseparujících toalet nepočítají s odděleným nakládáním s močí a stolicí, ale i tak dělí OV na šedou vodu a zbytek (černou a žlutou vodu). Neseparující záchodové mísy mají blízko ke klasickému WC nebo chemickým toaletám, „neviditelná“ část systému se ovšem liší. Kromě kompostovacích a vakuových toalet, diskutovaných v této kapitole, patří do této skupiny ještě velké množství systémů od méně vyvinutých suchých toalet až po primitivní latríny. Kompostovací toaleta byla vyvinuta už v 70. letech 20. století. [2] Princip spočívá ve sběru veškerého domácího biologického odpadu (tzn. kuchyňského odpadu, stolice a moči) do kontejneru umístěného v toaletě nebo pod toaletou. Kontejner má jednu nebo více komor, kde se odpad shromažďuje a rozkládá kombinací přirozených biologických a mikrobiologických procesů, stejně jako v klasickém kompostu. Pro zajištění správného průběhu kompostovacích procesů je nutné zabezpečit vhodné podmínky. Vlhkost směsi by se měla pohybovat mezi 30 % a 50 % [15], aby nedocházelo k anaerobnímu rozkladu provázenému zápachem. Sběrný kontejner má být proto opatřen filtrem, který oddělí přebytečnou vodu od pevného odpadu (tato voda je potom čištěna spolu s šedou vodou). Optimální vlhkost a prokysličení kompostu je navíc zajišťováno odvětráváním, které mimo to vytváří podtlak v přiváděcím potrubí, takže případný zápach nemůže proniknout záchodovou mísou do domácnosti. Dále může být vlhkost regulována
3
přidáváním dřevěných pilin, papíru apod. Kromě vhodné vlhkosti má kompost mít optimální pH a teplota v jeho okolí nemá klesnout příliš blízko bodu mrazu. [15] Jako potřebná doba k dokonalému zkompostování odpadu se uvádějí 2 až 4 roky (v závislosti na vnějších podmínkách), přičemž konečný objem kompostu představuje pouhých 40 l na osobu za rok. U rodinných domů se zahradou se vzhledem k malým objemům počítá s využitím kompostu k běžným zahrádkářským pracím, u ostatních domů by pak mohl být odvoz organizován spolu se svozem bioodpadu2. Šedá voda spolu s odvodněním kontejneru může být čištěna pískovými filtry, nebo odváděna stávající kanalizací (je-li k dispozici). Hlavní nevýhoda konceptu kompostovacích toalet spočívají v poměrně náročné obsluze a to především při startování kompostovacího procesu. [15] Navíc je celé řešení poměrně náročné, co se týče prostorových požadavků. Kontejner pro čtyřčlennou domácnost zabere asi 8 m3 (i s obslužným prostorem), musí být umístěn přímo pod toaletou. Naopak využití koncového produktu je pak velice jednoduché. Výhodou je i jednoduchost technického řešení a značné omezení kanalizační infrastruktury. Obecně lze říct, že je tento koncept jen těžko využitelný ve větším měřítku v městské zástavbě. Z výše uvedeného popisu je navíc patrné, že kompostovací toalety vyžadují značnou míru entusiasmu ze strany uživatele. Jejich využití se tak dá doporučit spíše selektivně, pro mimoměstská osídlení, domácnostem se silným ekologickým cítěním. Vakuová toaleta představuje řešení na pomezí konvenčních a inovativních systémů. K inovativním systémům má blízko kvůli maximální snaze šetřit vodu a následně recyklovat OV, na druhou stranu primárně nepočítá se separací OV u zdroje a řeší jejich čištění centrálně, popř. semicentrálně. Díky dlouholetému vývoji těchto toalet pro potřebu lodí a jiných dopravních prostředků, kde je minimalizace spotřeby vody klíčová, je technologická vyspělost vakuových toalet na velmi vysoké úrovni (v současné době spotřebují na jedno spláchnutí pouze 0,5 – 1 l vody [15]). OV je po spláchnutí transportována podtlakovým potrubím směrem k bioplynovým reaktorům, kde se znečištění anaerobně rozkládá a jako vedlejší produkt vzniká bioplyn. Díky tomu, že jsou OV u vakuových toalet poměrně málo zředěné, fungují reaktory efektivněji než v konvenčních systémech, kde se v současnosti uplatňují spíše jen v rámci kalového hospodářství. Zbytkový kal se poté buď skládkuje nebo spaluje, příp. ho lze aplikovat jako hnojivo. Má-li být koncept vakuových toalet řazen mezi koncepty DNOV, měl by být řešen semicentrálně. Semicentrální řešení s sebou sice nese zvýšené náklady na výstavbu reaktorů a pravděpodobně i jejich nižší účinnost, na druhou stranu se ovšem redukují i náklady na transport – jak z hlediska provozu potrubního systému, tak především ve fázi jeho realizace. Decentralizace navíc umožňuje využití bioplynu pro vytápění a zajištění paliva pro plynové sporáky přilehlých domácností bez větších nákladů na rozvodové systémy plynu. 3.1.2. No mix toalety No mix toalety, nebo též separující toalety, vycházejí z myšlenky, že oddělené nakládání s močí a stolicí je výhodné kvůli jejich rozdílnému složení a konzistenci a tudíž i odlišným možnostem jejich „managementu“. Jde o toalety, které umožňují separaci moči a stolice přímo u zdroje, aniž by došlo k jejich kontaktu a vzájemné kontaminaci. Modely záchodových mís, které jsou v současnosti na trhu, jsou tvořeny dvěma komorami oddělenými přepážkou. Přední komora je určena pro sběr moči, zadní pak pro sběr stolice. Obě komory mají svůj vlastní odtok ústící do vlastního odpadního potrubí. Používání No mix toalet s dvěma komorami s sebou ovšem nese jeden velmi specifický genderový rozměr, který je, 2
Komunální nakládání s bioodpadem není zatím v České republice rozšířené, ale vzhledem ke zkušenostem ve starých členských státech EU se dá předpokládat, že v budoucnu bude stále běžnější.
4
jak se ukazuje, pro mnoho pánských uživatelů zásadní. Tato toaleta totiž není designována na močení ve stoje. Problém močení ve stoje může být ale jednoduše vyřešen instalací pisoárů. V současné době jsou ve vyspělých zemích využívány čtyři základní typy No mix toalet: suchá moč separující toaleta (dry urine-separating toilet) moč separující toaleta s úsporným splachováním (low flush urine-separating toilet) vakuová moč separující toaleta (vacuum urine-separating toilet) spalovací toaleta (incinerating toilet) Jednotlivé toalety se liší především stupněm ředění odváděné moči vodou (od nulového ředění až po ředění 1:10) a způsobem odvádění stolice: bez vody, klasickým spláchnutím, nebo spláchnutím v kombinaci s podtlakem. [2] Suchá No mix toaleta funguje na principu klasických suchých toalet. Stolice není splachována, ale padá kolmým potrubím do skladovacího kontejneru umístěného přímo pod toaletou. Moč se buď také vůbec neředí, nebo jen malým množstvím vody (1:1) a odtéká potrubím na žlutou vodu do odděleného tanku. Tím, že jde pouze o stolici, může být objem kontejneru relativně malý (jednotlivec produkuje v průměru pouze 150 g stolice za den). Pro správnou funkci toalety je zásadní správně provedená ventilace, a to jednak kvůli odvětrávání zápachu, ale také kvůli rychlému a účinnému vysušení stolice. U všech suchých toalet (i suchých pisoárů) se doporučuje do ventilačního potrubí instalovat zpětnou klapku, aby např. při větru nedocházelo k proudění vzduchu opačným směrem. Při vyvedení ventilačního potrubí nad úroveň toalety (na střechu budovy) může ventilace probíhat samovolně, i tak je ale vhodné osadit potrubí malým větráčkem, který může být spouštěn manuálně přímo z místnosti s toaletou a v případě potřeby usměrní proudění vzduchu. Taková situace může nastat při silnějším větru, ale také hoří-li v dobře izolovaném domě krb, popř. je-li v blízkosti toalety kuchyň s výkonnou digestoří. Kontejner na skladování stolice je obvykle dimenzován tak, aby musel být vyvážen pouze jednou až dvakrát ročně. Během této fáze dochází k rozkladným procesům, zvýšení pH a přirozené soutěži o živiny mezi organismy, což vede k redukci patogenních organismů, takže je pak další nakládání s tímto odpadem bezpečnější. [6] Moč je u suchých No mix toalet odváděna potrubím do samostatné nádrže. Skladování moči může být řešeno zcela decentralizovaně, nebo semicentrálně. Transport na větší vzdálenosti musí být zvážen i s ohledem na srážení minerálních solí v potrubí. Musí být zachován dostatečný spád sítě a zváženo případné ředění moči vodou (viz kap. 3.2.4). Šedá voda je odváděna stávající kanalizací (je-li k dispozici), nebo čištěna namístě v jednoduchých zemních filtrech, nebo vegetačními, biofilmovými, či membránovými ČOV. [15] No mix toaleta s úsporným splachováním je do určité míry kompromisním řešením. Moč je u těchto toalet ředěna malým množstvím vody (0,2 l na jedno spláchnutí) a stolice je splachována podobně jako u splachovacích šetřících toalet (na jedno spláchnutí je třeba cca 6 l vody). Ředění moči vede k větším nárokům na objem skladovacích kontejnerů, čímž se prodraží i následný transport moči a její případné sekundární čištění (odstraňování mikropolutantů je pak nákladnější). Výhodou tohoto systému je především větší přijatelnost z pohledu běžného uživatele. Solí naředěné moči navíc nemají takovou tendenci krystalizovat na stěnách potrubí, takže může být žlutá voda transportována potrubním systémem i na větší vzdálenosti. Pro více domácností tak může sloužit pouze jeden semicentrální kontejner. Obsah kontejneru je obvykle jednou až dvakrát za rok vyvážen nákladním automobilem k dalšímu čištění, které v ideálním případě probíhá přímo na některém s blízkých zemědělských statků. Vyčištěný produkt pak lze bez dalšího transportu využít jako hnojivo
5
Šedou vodu lze řešit zcela odděleně, avšak kvůli nutnosti vypořádat se s naředěnou černou vodou je často výhodnější nakládat s oběma typy vod společně. Je-li k dispozici stávající kanalizační síť, mohou být odpadní vody odváděny na centrální ČOV, v opačném případě je výhodné odvádět odpadní vodu z několika domácností do jedné semicentrální domovní ČOV. Jako perspektivní koncept se jeví společné nakládání s černou vodou a domácím bioopadem, které lze společně výhodně zpracovávat v anaerobních bioplynových reaktorech. S málo znečištěnou šedou vodou se pak nakládá stejně jako u konceptu suchých No mix toalet. [15] Vakuová no-mix toaleta představuje vylepšení technologie neseparujících vakuových toalet. S močí je nakládáno stejně jako v předchozích no-mix konceptech a stolice je transportována pouze s malým objemem vody podtlakovým potrubím nejčastěji směrem k semicentrální ČOV. Šedá voda bývá v tomto konceptu řešena odděleně. U spalovacího toalet je moč separována jako v předchozích systémech a odváděna do sběrných tanků a stolice spalována uvnitř toalet nejčastěji propanovými hořáky. Jednou za čas se z toalety vysype popel, který je možné přidat do kompostu, nebo vyhodit společně s domácím bioodpadem. Šedá voda je řešena separátně, buď lokálně (zemní filtry, biofilmové, nebo membránové ČOV), nebo je odváděna stávající kanalizací k centrální ČOV. [2]
3.2.
Čištění a recyklace separovaných OV
Čištění separovaných OV představuje proces se vstupy v podobě vody znečištěné směsí látek organického a anorganického původu, patogenními organismy a mikropolutanty a s výstupy v podobě čisté vody či rozličných látkových toků. Oddělené nakládání s různými typy OV má oproti klasickému přístupu několik důležitých odlišností. Operuje často s řádově menšími objemy a s relativně homogenními látkovými toky. Díky těmto charakteristikám se kromě klasických metod čištění OV může uplatnit i široká škála částečně nebo zcela odlišných čistících technologií. Oddělené nakládání navíc výrazně usnadňuje recyklaci živin v rámci lokálního systému, neboť nedochází k vzájemné kontaminaci málo znečištěných a více znečištěných vod. Obecně je využití vyčištěného odpadu podmíněno zejména absencí patogenních organismů a malým nebo nulovým obsahem těžkých kovů a nerozložených mikropolutantů. Moderní postupy v konvenčním nakládání s OV se uspokojivě vypořádávají s prvním předpokladem, ovšem kvůli míchání různých druhů vod není ve většině případů ekonomicky průchodné splnit i další dvě podmínky. Účinnost takovéhoto čištění je pak posuzována pouze ve vztahu ke koloběhu vody, tedy do jaké míry jsou do vodního cyklu navraceny vody v nepozměněné podobě. Inovativní koncepty DNOV přicházejí s přístupem, který již od počátku procesu zohledňuje minimalizaci dopadů produkce odpadu na kvalitu vody ve vodním koloběhu, ale také potenciál navrácení odpadu zpět do potravinového a materiálového koloběhu, tedy smysluplnou recyklaci co možná největšího podílu odpadu. V Tab. 2 je stručný souhrn vhodných metod čištění jednotlivých složek OV spolu s přírodním cyklem, do kterého ta která složka spadá. V následujících podkapitolách jsou potom detailněji rozebrány metody čištění šedé, černé a žluté vody a nakládání se suchou stolicí. Způsoby nakládání s dešťovou vodou nejsou předmětem této práce, ovšem základní principy jsou alespoň stručně popsány v kapitole 2.
6
3.2.1.
Šedá voda Šedá voda je OV, která nepřišla do styku s močí ani fekáliemi. Šedá voda vykazuje velmi nízkou biologickou spotřebu kyslíku. Chemická spotřeba kyslíku ovšem může být vzhledem k malému ředění3 poměrně vysoká. [15] Pro čištění šedé vody je vhodné využít biofiltrů či membránových nebo vegetačních ČOV. Šedá voda totiž nemusí mít dostatečné množství živin pro vyživování aktivovaného kalu. Všem způsobům čištění ovšem musí předcházet mechanické předčištění. Při využití kořenových ČOV jsou živiny recyklovány v podobě biomasy. Vyčištěná voda lze využít např. k zalévání zahrady, praní nebo splachování záchodu. Uzavřením koloběhu vody se redukují i případné úniky živin do vodních ekosystémů. [15] 3.2.2.
Černá voda Černá voda je definována jako OV transportující stolici v co možná nejméně zředěném stavu, s tím, že do ni můžeme zahrnout i další složky domovního odpadu. Její složení a konzistence jsou závislé na zvoleném konceptu, může jít pouze o vodu se stolicí, nebo lze v rámci černé vody nakládat i s močí, případně je možné zahrnout do systému i kuchyňský bioodpad. Černá voda představuje směs látek organického původu, která je při malých ředěních vhodným palivem pro bioplynové reaktory. Malého ředění se docílí vyžitím vakuových toalet nebo No mix toalet s úsporným splachováním (kap. 3.1). Bioplynový reaktor využívá anaerobních bakterií, které jsou schopny rozkládat organické sloučeniny bez přístupu kyslíku. Jako vedlejší produkt anaerobních metabolických procesů vzniká směs metanu a oxidu uhličitého, takzvaný bioplyn, který je možné využít pro vytápění nebo generování elektrické energie. Ve správně fungujícím anaerobním reaktoru lze v podobě bioplynu získat až 80 % energetické hodnoty bioodpadu. Vzniká tak sice méně zbytkového kalu, na druhou stranu ale proces trvá výrazně déle a citlivěji reaguje na jakákoli chvilková narušení. [25] Průběh anaerobního rozkladu je závislý především na teplotě a pH prostředí. Různé druhy anaerobních organismů metabolizují při různých teplotách. Mezofilním bakteriím vyhovují teploty mezi 20° a 50° C, přičemž optimální teplota je 35–40° C, termofilním bakteriím vyhovují teploty mezi 45° C a 75° C. Anaerobní reakce jsou reakcemi endogenními, takže se při nich spotřebovává teplo. Při volbě reaktoru a typu reakce je proto nutné brát ohled i na klimatické poměry lokality. [25] Metan je produkován při pH v rozsahu 6,6–7,6 a optimální je pH 7. Klesne-li pH mimo tento rozsah začne převažovat produkce CO2, což vede k dalšímu okyselení prostředí a naprostému zastavení procesů produkujících metan. Kyselost prostředí se proto redukuje nejčastěji obyčejným vápnem. Efektivita celého procesu je závislá také na míře homogenizace odpadního materiálu. Odpad by proto měl být předtím, než se dostane do reaktoru, rozmělněn a po celou dobu procesu míchán. [25] Zbytkový kal vzniklý rozkladem čistého biologického odpadu představuje vhodné zemědělské hnojivo. Anaerobní procesy v reaktorech efektivně zneškodní patogenní organismy a rozloží biodegradovatelné látky. Koncentrace těžkých kovů ve zbytkovém kalu je pak zcela závislá na jejich přítokových koncentracích. Domácnostem se proto nedoporučuje používat ve vnitřních vodovodních rozvodech zinkové nebo měděné potrubí, které koncentraci těžkých kovů v OV významně navyšuje. [15] S rezidui léků se sice systém bioplynových reaktorů vypořádává lépe než klasické technologie, ovšem příliš velkých účinností v tomto ohledu také nedosahuje. Vzhledem k 3
Oproti neseparovanému toku OV není šedá voda ředěna čistou vodou na splachování záchodu, která tvoří 30-40 % spotřeby vody domácnosti. [2] Nejsou do ní samozřejmě zahrnuty ani vody dešťové.
7
tomu, že větší díl léků vylučuje člověk močením, je lepší tento problém řešit odděleným nakládáním se žlutou vodou (kap. 3.2.4). [15] 3.2.3.
Nenaředěná stolice U konceptu suchých a kompostovacích toalet se nenakládá s odpadní vodou, ale přímo se stolicí. V praxi jde většinou o stolici, toaletní papír a u neseparujících toalet je součástí směsi i moč. Tekutá část je pomocí kompostovacího filtru oddělena a řeší se společně s šedou vodou. Stolice obsahuje větší část patogenních organismů a parazitů vyloučených člověkem. Obecně platí, že mimo lidské tělo tyto organismy po určité době umírají4. Míra destrukce se ovšem liší v závislosti na typu organismů a okolních podmínkách (viz Tab. 2). Každý typ mikroorganismů je schopný přežívat, pohybují-li se hodnoty okolních faktorů v určitém rozsahu. Dostanou-li se mimo něj organismus po určité době umírá. Např. 99 % fekálních koliformních bakterií v půdě umírá po cca 2 týdnech při teplém letním počasí a cca po 3 týdnech v zimním počasí. Při teplotách nad 60 °C umírají během několika hodin v podstatě všechny mikroorganismy (Obr. 3). Z výše zmíněného tak pro bezrizikové nakládání s fekáliemi vyplývají následující doporučení: Minimalizovat objem nebezpečného materiálu (separací moče a ostatních vod) Zabránit únikům látek kontaminovaných patogeny (vhodným uskladněním) Redukovat objem a hmotnost stolice (vysoušením nebo kompostováním) Vytvářet nepříznivé podmínky pro patogeny (vysoušením, změnami pH, vysokou teplotou, apod.) [9] Samotný proces čištění se pak sestává z primární a sekundární fáze. Primární čištění je reprezentováno procesy probíhající během skladování stolice v kontejneru. Jde především o to zmenšit objem a hmotnost stolice a redukovat patogeny do té míry, aby nakládání s předčištěnou stolicí za dodržení základních hygienických zásad5 nepředstavovalo v podstatě žádné riziko. Před aplikací v zemědělství je ovšem třeba podrobit stolici ještě sekundární fázi čištění, aby byla zaručena její 100% hygienická nezávadnost. [6] Sekundární čištění musí vést k úplné destrukci patogenních organismů. Nejrychlejší způsob představuje termofilní fáze kompostování. Pro efektivní destrukci je Obr. 3 Úmrtnost patogenů závisí třeba po dobu 7 dní udržet v celém objemu kompostu přede vším na teplotě a čase [2] teplotu vyšší 50 °C. Toho lze dosáhnout společným kompostováním stolice a dalšího organického materiálu, např. domácího bioodpadu. Kompost musí být kontinuálně převracen, aby byl požadované teplotě vystaven opravdu veškerý odpad obsahující patogeny. [6]
4
U některých organismů jde o řádově hodiny, jiné jsou schopny přežívat i několik let. Některé organismy jsou ještě značnou dobu po vyloučení schopny reprodukce (např. bakterie salmonely, nebo někteří parazitičtí červi). [9] 5
Během manipulace s odpadem nejíst ani nepít, používat ochranné rukavice, po manipulaci si umýt
ruce. [6]
8
3.2.4.
Žlutá voda Termín žlutá voda se používá pro moč naředěnou v různém poměru čistou vodou. Neředěná čerstvá moč obsahuje vysoké koncentrace živin. Ve srovnání s běžnou OV jsou koncentrace Ncelk asi 200 krát vyšší, Pcelk 100 krát vyšší a CHSK přibližně 30 krát vyšší. Z hlediska recyklace živin proto žlutá voda představuje zásadní složku OV. Kromě živin ovšem obsahuje moč větší část reziduí farmak a umělých i přirozených hormonů vyloučených člověkem (takzvané mikropolutanty). To sice na jednu stranu značně znesnadňuje přímé využití moči jako hnojiva, ovšem vzhledem relativně malým objemům žluté vody je možné se s těmito látkami na rozdíl od konvenčních systémů vypořádat a eliminovat tak jejich negativní efekty ve vodních ekosystémech. Oddělené nakládání se žlutou vodou je tak jednou z cest, jak se vypořádat s mikropolutanty, jejichž efektivní odbourávání je v klasické ČOV kvůli obrovským objemům OV finančně neprůchodné. [12] Procesy probíhající v člověkem vyloučené moči ovlivňují celou proceduru nakládání se žlutou vodou, od transportu potrubním systémem, přes skladování až po její čištění a recyklaci. V důsledku bakteriální hydrolýzy močoviny se zvyšuje obsah anorganického dusíku (NH4+ a NH3) a s ním roste i pH z 6 na více než 9. To vede ke snížení koncentrací vápníku, hořčíku a fosforu, které se srážejí buď na stěnách odpadního potrubí nebo na dně tanku na skladování moči. Koncentrace jednotlivých látek ve žluté vodě je kromě stáří závislá na poměru ředění moči vodou. Jednotlivé technologie se logicky snaží využít pozitivních dopadů přirozených procesů probíhajících ve žluté vodě a eliminovat ty negativní. [13] Čistá moč sama o sobě téměř neobsahuje fekální bakterie. Může být ovšem infikována bakteriemi nebo viry nemocných pacientů nebo se do ní mohou fekální bakterie dostat kontaktem se stolicí. Díky změnám pH ovšem vykazuje moč velmi silné samočistící schopnosti a totéž platí i o ředěné žluté vodě. Skladování moči po dobu 6 měsíců při teplotě 20 °C je dostačující pro získání hygienicky naprosto nezávadného roztoku. [12] V praxi se nyní uplatňují dva hlavní přístupy nakládání se žlutou vodou. V prvním případě je moč pouze hygienizována a přímo aplikována v zemědělství. Druhý přístup se snaží o co možná největší eliminaci rizik spojených s mikropolutanty, i za cenu technologicky vysoce náročných postupů. Výstupem je poté hnojivo, jež se z hlediska podmínek a způsobu aplikace v podstatě neliší od komerčních hnojiv. Přímou aplikaci vyčištěné žluté vody propagují např. pilotní projekty švédské organizace EcoSanRes. EcoSanRes vychází z předpokladu, že se o inaktivaci mikropolutantů ve velké míře postarají půdní bakterie, jejichž aktivita je řádově vyšší než ve vodních ekosystémech. Určitý podíl na inaktivaci může mít i přirozené UV záření. Navíc směrnice EcoSanRes vymezují, za jakých podmínek lze žlutou vodu v zemědělství využívat. Hnojení vyčištěnou žlutou vodou se nedoporučuje u plodin, které přicházejí s hnojivem přímo do styku (papriky, okurky apod.). U ostatních plodin existují určitá omezení: Plodiny se nesmí hnojit nejméně po dobu jednoho měsíce před sklizní Hnojivo musí být aplikováno u povrchu, aby nedocházelo k sublimaci amoniaku [7] Ukazuje se ovšem, že i při dodržení výše zmíněných omezení dochází při přímé aplikaci žluté vody k akumulaci některých mikropolutantů v půdě a rostlinách. V současnosti neexistuje konsensus na tím, jaké zdravotní a ekologické riziko tyto v podstatě stopové koncentrace mikropolutantů ve skutečnosti představují. Jisté ovšem je, že tento fakt výrazně snižuje společenskou akceptovatelnost tohoto přístupu.6 6
Např. švýcarská společnost se podle dotazníkových šetření staví k No mix technologiím v podstatě otevřeně a využití moči jako hnojiva by nevadilo ani švýcarským farmářům, ovšem vyžadují, aby šlo o zcela hygienický, vysoce kvalitní, levný produkt bez přítomnosti potenciálně nebezpečných mikroplutantů jako jsou hormony a farmaka. [3]
9
Eawag, švýcarský federální vodohospodářský ústav7, v rámci svých projektů zkoumá další možnosti nakládání se žlutou vodou se zvláštním důrazem na kontrolu mikropolutantů. V rámci výzkumných projektů Eawagu bylo pojmenováno sedm hlavních cílů nakládání se žlutou vodou: Hygienizace (odstranění patogenních organismů) Redukce objemu Stabilizace (zastavení hydrolýzy močoviny) Získání fosforu Získání dusíku Eliminace živin Eliminace mikropolutantů Výzkum se poté zaměřil na hledání vhodných technologií k dosažení těchto cílů. [13] Na základě výstupů z výzkumu byl v červnu roku 2005 nastartován pilotní projekt ČOV Birs 1 ve švýcarském městečku Birsfeld8. ČOV Birs 1 zpracovává neředěnou žlutou vodu z ústřední knihovny kantonu Basel-Landschaft. Při týdenní vytíženosti knihovny kolem 4000 návštěvníků se tak ČOV musí vypořádat přibližně se 100 l žluté vody týdně. Proces čištění žluté vody se sestává ze tří fází: membránové filtrace, elektrodialýzy a ozonace. Během skladování moči dochází k vylučování látek, které by během ozonace způsobovaly pěnění. V první fázi je proto žlutá voda filtrována přes mikrofiltrační membránu. Elektrodialýza, další stupeň čištění, představuje speciální filtrační proces, kdy je využíváno nábojů molekul: mezi dvěma elektrodami, anodou a katodou, jsou střídavě umístěny kladně a záporně nabité membrány s prostupností pro molekuly do velikosti 200 Da. Kladně nabité částice jsou přitahovány ke katodě a ty záporné naopak k anodě. Kladně nabité membrány jsou ovšem neprostupné pro kationty a záporně nabité pro anionty. V prostoru mezi jednou dvojící membrán tak ionty mizí a roztok se ředí, zatímco v sousedních prostorách ohraničených membránami se koncentrují (Obr. 4). Díky omezené propustnosti membrán jsou transportovány pouze molekuly o nízké molární hmotnosti. Farmaka a hormony tak zůstávají v nenaředěné složce, zatímco ionty živin9 se kumulují v koncentrátu. Oba výstupy, koncentrát i roztok s mikroplutanty jsou v závěrečné fázi čištění podrobeny ozonaci. Dochází tak k inaktivaci zbytkových mikropolutantů v koncentrátu a jejich podstatné redukci v naředěném roztoku. Koncentrát pak lze použít jako vysoce účinné hnojivo. [17] Popsaný postup je zatím jeden z mála v praxi fungujících komplexních přístupů k nakládání se žlutou vodou. Ve skutečnosti ovšem existuje široká škála možností jak se žlutou vodou naložit. Slibné jsou např. různé technologie redukce objemu žluté vody odparem či strippováním, získávání fosforu adsorbcí v podobě struvitu apod. Prakticky využitelná je také metoda stabilizace žluté vody, kdy je přidáním silné kyseliny zabráněno bakteriální Obr. 4 V sekundární fázi čištění využívá ČOV Birs 1 elektrodialýzy [17] hydrolýze a s tím souvisejícím změnám. [24]
7
Anglický název: Eawag, the Swiss Federal institut of Aquatic Science and Technology
8
Město leží v kantonu Basel-Landschaft [3]
9
Např. PO3-,Cl- nebo NH4+, Na+ [17]
10
4. Posouzení jednotlivých konceptů DNOV V této kapitole jsou rámcově zhodnoceny vybrané inovativní koncepty DNOV s ohledem na stávající situaci v oblasti nakládání s OV v České republice. Hodnocení jednotlivých konceptů vychází především ze zkušeností a dat zahraničních pilotních projektů a studií. Evaluovány jsou koncepty popsané ve čtvrté kapitole této práce s tím, že koncept No mix toalet s úsporným splachováním je rozdělen na případ, kdy je odděleně řešena šedá a černá voda, a na případ, kdy je separována pouze voda žlutá. Koncept vakuových No mix toalet naopak není explicitně zmíněn, protože z pohledu hodnotících kritérií vykazuje velmi podobné vlastnosti jako předchozí dva koncepty. Kromě toho není hodnocen koncept spalovacích toalet, který se zatím nevypořádal s problémem zápachu během spalovacího procesu. Hodnocení je vztaženo ke klasickému centralizovanému nakládání s OV, tedy nejrozšířenějšímu konceptu v České republice. Hodnocených oblastí bylo zvoleno pět, přičemž každá se sestává z několika kritérií: Ekologická šetrnost konceptu Míra recyklace živin Kontrola znečištění vod Energetické nároky Výdaje na přechod k danému konceptu (z konvenčních systémů)10 Investice na straně domácností (záchodová mísa, rozvody, prostorové nároky) Investice na straně provozovatele (vývoj a instalace technologií, infrastruktura) Výdaje na provoz konceptu Údržba systému Provoz systému Flexibilita konceptu (možnosti provádět za provozu změny) Bezproblémovost přechodu z konvenčních systémů Množství kanalizačního potrubí (tedy neměnné zahloubené části systému) Možnosti modifikace za provozu Výše rizika ekologické či hygienické havárie při výpadku systému Společenská přijatelnost konceptu Slučitelnost se současnými návyky Pocit hygienické nezávadnosti, pocit komfortu Akceptovatelnost recyklovaného koncového produktu Váha jednotlivých oblastí ani kritérií není nutně stejná. Nejlepší koncept tak nelze získat prostým součtem jednotlivých plusů a mínusů.
4.1.
No-mix toalety s úsporným splachováním bez další separace OV
Koncept počítá se separací žluté vody a jejím samostatným zpracováním. Nakládání s ostatními OV je řešeno společně: v obcích v rámci stávající kanalizační soustavy, u nenapojených objektů s využitím běžně dostupných domovních ČOV. Jde tedy v převážné míře o částečně decentralizovaný koncept.
10
U mnohých decentralizovaných systémů se uživatel do značné míry, nebo zcela kryje s provozovatelem. Pro konečné určení výše výdajů je ovšem podstatná suma obou těchto investic.
11
V rámci nakládání se žlutou vodou je koloběh živin téměř zcela uzavřen, u ostatních OV ovšem nikoli. Oddělené nakládání se žlutou vodou vede k větší míře recyklace živin, větší kontrole toků živin a tedy i redukci eutrofizace vodních ekosystémů. Především však umožňuje lepší kontrolu nad toky mikropolutantů. Instalace No mix toalety navíc vede k 30 až 40% úspoře vody. Započítají-li se do energetické bilance i energetické úspory ze snížení produkce průmyslových hnojiv, vykazuje tento koncept výrazně lepší výsledky než konvenční systémy. Ze strany domácnosti vyžaduje přechod na daný systém investice do nové záchodové mísy, rozvodů na žlutou vodu a skladovacího tanku, jenž je buďto napojen na stávající kanalizaci, nebo musí být umístěn tak, aby jej bylo možné jednoduše vyvést. Připočítat se tak musí i náklady na vyhrazení prostoru pro tank ve stávajícím objektu (či mimo něj). Na straně provozovatele systémů vyžaduje implementace tohoto konceptu především investice do technologií nakládání se žlutou vodou. Úspory lze naopak očekávat během provozu na stávající ČOV snížením provzdušňování a dávkování chemikálií. Koncept je z hlediska přechodu z konvenčních systémů poměrně bezproblémový. V první fázi lze pouze instalovat No mix toalety, které prozatím budou pouze šetřit vodu, a až časem mohou být instalovány samostatné rozvody žluté vody. Může tedy jít o mnohaletý pozvolný proces. Bezproblémový je i případný přechod zpět ke konvenčnímu systému, ukáže-li se koncept jako nevhodný. Celková délka potrubní infrastruktury je vzhledem k využívání stávající sítě spolu s novými domovními rozvody na žlutou vodu poměrně velká. Změny v rámci této části systému (např. přechod z gravitační na tlakovou kanalizaci) jsou proto velmi nákladné. Modifikace za běhu systému lze bez problémů provádět buď směrem ke konvenčnímu systému, nebo v rámci čištění žluté vody. Dočasné výpadky v systému nakládání se žlutou vodou ze strany provozovatele by neměly mít při dostatečné kapacitě skladovacích tanků žádné větší dopady. Výpadek ČOV by vzhledem k menšímu znečištění OV způsobil menší ekologické škody než u konvenčních systémů. Míra rozložení rizik je pak samozřejmě závislá na míře decentralizace systému. No mix toaleta musí být využívána vsedě a to i při močení. V případě, že se mužská část domácnosti nechce močení ve stoje vzdát, je možné instalovat suché pisoáry. No mix toalety nepočítají se splachováním moči (nebo jen v omezené míře), což bývá bez ohledu na skutečnost všeobecně považováno za nehygienické. Pro využití celého potenciálu konceptu je nutné, aby zemědělci a potažmo i celá společnost bez předsudků akceptovali lidskou moč jako zemědělské hnojivo. Projekt ČOV Birs I Birsfelden, Švýcarsko Birs I je pilotní projekt švýcarského výzkumného ústavu Eawag, který byl nastartován v červnu 2005. Hlavním cílem projektu je uvést do praxe různé postupy čištění a recyklace žluté vody vyzkoušené zatím pouze v laboratorních podmínkách. V rámci projektu byla osazena No mix toaletami a pisoáry ústřední knihovna kantonu Basel-Landschaft. Dále byla vybudována ČOV Birs I, která se v současnosti musí vypořádat z cca 250 litry neředěné moči týdně. Proces čištění se skládá z nanofiltrace, elektrodialýzy a ozonace. Výstupem je poměrně účinné hnojivo s názvem Urevit. Hnojivo je testováno ve Výzkumném ústavu pro biozemědělství ve Fricku. Účinnost hnojiva je vyšší než u běžné močůvky, ovšem celková úroda je zatím o 13 % nižší než při využití průmyslových hnojiv. [3]
4.2.
No mix toalety s úsporným splachováním – separace černé a šedé vody
Žlutá voda je stejně jako v předchozím konceptu řešena odděleně. Separovaně se ovšem nakládá i s černou a šedou vodou. S černou vodou se většinou nakládá semicentrálně v anaerobních bioplynových reaktorech a do procesu lze zahrnut i domácí bioodpad. Černá voda může být transportována vakuovou kanalizací, nebo při dodržení potřebných sklonů i 12
gravitačně. Šedá voda je potom nejčastěji čištěna v semicentrálních nebo zcela decentralizovaných vegetačních ČOV. Větší míra separace OV vede k jednodušší recyklaci živin. Žlutou vodu lze po úpravě aplikovat přímo jako hnojivo. Zbytkový kal vzniklý anaerobním rozkladem biologického znečištění v černé vodě je také možné využít k hnojení. Měla by být ovšem věnována zvýšená pozornost redukci koncentrace těžkých kovů, a to především volbou vhodného materiálu vnitřních rozvodů vody v řešených domácnostech. Využitím vyčištěné šedé vody na praní či zalévání zahrady se nejen uzavírá koloběh vody, ale jsou recyklovány i zbytkové živiny. Toky živin jsou tak víceméně zcela kontrolovány. Oddělené nakládání s OV navíc umožňuje lepší kontrolu toků mikropolutantů. Větší část mikropolutantů je deaktivována v rámci nakládání se žlutou vodou a zbytek obsažený především v černé vodě je alespoň částečně deaktivován anaerobními procesy, které vykazují v tomto ohledu větší účinnost než běžný aerobní stupeň čištění. Energetická bilance správně fungujícího systému by díky produkci bioplynu měla být kladná. Závisí to ovšem do značné míry na přísnosti požadavků na čištění žluté vody. Ze strany domácnosti vyžaduje přechod na daný systém velmi podobné investice jako předchozí koncept: novou záchodovou mísu, rozvody na žlutou vodu a černou vodu a skladovací tank na moč. Dále se musí počítat s náklady na vyhrazení prostoru pro skladovací tank. Na straně provozovatele vyžaduje implementace konceptu především investice do rozvodů černé vody (není-li možné využít stávající síť) a technologií nakládání se žlutou a černou vodou. Je také třeba počítat s investicemi do vegetační ČOV. Náklady na provoz kanalizační sítě by měly být z části kryty produkcí bioplynu. Systém má určitý ekonomický potenciál i z pohledu produkce zemědělského hnojiva. Projekt ve Flintenbreite Lübeck, severní Německo Ve spolupráci s městem Lübeck vnikl na ploše 3,5 ha unikátní developerský projekt. Obytné domy pro cca 300 obyvatel jsou osazeny vakuovými toaletami. Projekt počítá s odděleným nakládáním s dešťovou vodou a šedou a černou vodou. Dešťová voda je odváděna do retenčních nádrží, kde je k dispozici dalšímu využití. Přebytky jsou lokálně zasakovány. Šedá voda je čištěna ve vegetační čistírně. Černá voda je společně s domácím bioodpadem odváděna podtlakovou kanalizací k ČOV v podobě bioplynového reaktoru. Bioplyn slouží pro vytápění bytů a v létě k výrobě elektrické energie. Zbytkový kal z reaktoru je využíván v zemědělství. Ve srovnání s konvenčními koncepty systém vykazuje výrazně vyšší efektivitu z hlediska recyklace a eliminace živin. Provozní náklady jsou v současnosti o 25 % nižší než u konvenčních systémů. Náklady na výstavbu byly ovšem o 40 % vyšší. [5]
Implementace konceptu v podstatě předpokládá vyřazení stávající kanalizační sítě (nejde-li o tlakové či vakuové systémy) a vytvoření nových čistících kapacit. Přechod zpět ke konvenčním systémům proto vyžaduje značné investice. Systém mírně eliminuje délku potrubní infrastruktury, tedy nejméně flexibilní části konvenčních centralizovaných systémů. Díky oddělenému nakládání s jednotlivými typy vod lze u jednoho způsobu uplatňovat modifikace, aniž by byly nějak ovlivněny způsoby nakládání s ostatními OV. V případě nutnosti je možné bez větších investic některé OV řešit dočasně společně. Samotná záchodová mísa klade na uživatele stejné nároky jako v předchozím konceptu: při močení je nutné sedět a zrovna tak je nutné překonat předsudek, že toalety fungující bez použití vody jsou nehygienické. Hnojivo vzniklé z moči a kalu musí být akceptováno zemědělci i společností jako bezpečné, tj. musí splňovat s dostatečnou rezervou hygienické a ekotoxikologické požadavky kladené na průmyslová hnojiva.
13
4.3.
Suché No mix toalety
Jde o koncept, kdy je se stolicí nakládáno jako se suchým odpadem: skladuje se a následně odváží nebo kompostuje. Žlutá a šedá voda je řešena odděleně. Kontejner na skladování stolice musí být umístěn kolmo pod toaletou, tj. nakládání s touto částí odpadu musí být z povahy věci zcela decentralizované. Žlutá a šedá voda může být řešena semicentrálně, v přechodovém období centrálně s využitím stávající sítě. V ideálním případě počítá koncept s úplným uzavřením koloběhu živin. Stolice je zkompostována a spolu s upravenou močí aplikována v zemědělství jako hnojivo, živiny z šedé vody jsou ve vegetační ČOV vstřebány rostlinami a vrací se do koloběhu živin v podobě biomasy. Protože systém nepočítá se vznikem černé vody, může být snaha uzavřít koloběh vody cílena pouze na šedou vodu. Díky postavení veškeré stolice a moči mimo vodní cyklus systém zcela eliminuje přímou kontaminaci vodních ekosystémů léky a umělými hormony. Téměř pod stoprocentní kontrolu se dostává i eutrofizace vod. Energetická náročnost celého systému je závislá na způsobu nakládání se stolicí a žlutou vodou. Zejména pak na logistice transportu žluté vody, popř. stolice na místo zpracování a odtud na zemědělské statky. Koncept významně redukuje potřebu po průmyslových hnojivech, což v širším kontextu představuje významné energetické úspory. Ze strany domácnosti vyžaduje přechod na daný koncept investice do nové záchodové mísy, skladovacího kontejneru na stolici a tanku na žlutou vodu. Dále je třeba vybudovat oddělené rozvody žluté a šedé vody. Prostorové nároky na kontejner a tank mohou představovat velkou překážku. Vzhledem k nutnosti uložení kontejneru kolmo pod toaletu může být nutné toaletu zcela přesunout. Čínsko-Švédský projekt Erdos Eco-town Dong Sheng, Čína Dong Sheng je rychle se rozvíjející čínské město s cca 450 000 obyvateli. Leží 600 km východně od Pekingu v suché oblasti s průměrnými srážkami mezi 300 a 400 mm za rok a teplotami mezi 20 - 25°C. Při výstavbě nové residenční čtvrti spolupracuje město se švédskou organizací EcoSanRes. Projekt počítá s osazením No mix suchých toalet a suchách pisoárů v 824 domácnostech a školce pro 900 dětí a 100 zaměstnanců. Domácnosti jsou vybaveny moderními porcelánovými záchodovými mísami, školka pak i pisoáry. Moč je skladována v podzemních betonových nádržích a následně lokálně využívána v zemědělství. Stolice se skladuje v odvětrávaných plastových kontejnerech ve sklepeních budov. Šedá voda je řešena separovaně a je snaha o její maximální recyklaci. Díky využití technologie suchých No mix toalet může být vodovodní síť navržena na spotřebu pouhých 80 l na osobu na den. Projekt má kromě čistě funkční stránky i edukativní a výzkumnou funkci. [8]
Z pohledu provozovatele je nutné investovat do technologií na čištění žluté vody. Kompostování stolice nepředstavuje technologicky náročný proces, v případě centralizovaných kompostáren je ovšem třeba počítat s položkou za dopravu odpadu. Jde o koncept, který stojí v podstatě mimo konvenční systémy, využití stávajících kapacit je tak značně omezené. Bez větších komplikací je ovšem díky tomu možné provozovat systém suchých No Mix toalet paralelně s konvenčními centralizovanými koncepty nebo s některým dalším alternativním konceptem. Systém výrazně redukuje délku potrubní sítě, důraz se tak přesouvá směrem k logistickému řešení transportu stolice a moči. Velká míra decentralizace výrazně snižuje rizika při výpadcích a haváriích. Krátkodobé výpadky ze strany provozovatele odvozové či kompostovací služby systém vzhledem k periodě odvozu víceméně nijak nepoškodí. Domácnost se zahradou je v případě nutnosti v podstatě schopna bez větších problémů a rizik s vyprodukovaným odpadem nakládat samostatně. Nakládání se stolicí, žlutou vodou a šedou vodou je na sobě nezávislé, změny jedné části systému proto neovlivní ty ostatní. Přechod z konvenčního řešení je proveditelný přes koncept No mix toalet s úsporným splachováním bez další separace OV. 14
Z hlediska společenské přijatelnosti se jedná o problematický koncept. Samotná toaleta nepočítá s využitím vody, takže bývá považována za málo hygienickou. Toalety skladující stolici přímo pod záchodovou mísou by v českých podmínkách byly pravděpodobně nepřijatelné, musí být proto voleny složitější systémy se skladováním stolice v odvětraných kontejnerech umístěných v oddělené místnosti kolmo pod toaletou (např. ve sklepě). To ovšem představuje omezení při volbě umístění toalety v rámci obytného prostoru. Širší implementaci systémů mohou stát v cestě i tlaky soukromých firem podnikajících v oboru zdravotního inženýrství, které mají na stávající systémy (s nimiž koncept suchých No mix toalet nepočítá) silné ekonomické vazby. Využití zkompostované stolice a žluté vody v zemědělství musí být zemědělci a společností akceptováno jako bezpečné, tj. musí projít přinejmenším stejně přísnými testy jako průmyslová hnojiva.
4.4.
Kompostovací toalety
Jde o koncept, kdy je stolice společně s močí kompostována přímo v obytném objektu. Řeší se tedy v rámci jedné nebo několika domácností (v případě poschoďových domů s oddělenými byty). S šedou vodou je nakládáno zcela decentralizovaně, nebo semicentrálně s využitím vegetační ČOV či některého jiného typu domovních ČOV. Koloběh živin je v rámci konceptu téměř stoprocentně uzavřen. Míra uzavření koloběhu vody je závislá na způsobu nakládání s vyčištěnou šedou vodou, kterou lze recyklovat pro potřebu praní či zalévání zahrady. Uzavřením koloběhu živin se výrazně zvyšuje kontrola nad organickým znečištěním vodních ekosystémů. Míra deaktivace mikropolutantů v kompostovacím procesu musí být podrobena dalšímu výzkumu. Z energetického hlediska při lokálním využití kompostu téměř odpadají náklady na transport. Centralizované nakládání s kompostem by mělo být řešeno tak, aby energetické nároky na transport nebyly vyšší než nároky na výrobu ušetřeného průmyslového hnojiva. Při lokálním využití koncového produktu by tato podmínka měla být bez problému splněna. Asociace finských suchých toalet Finsko, země tisíců jezer, je také zemí tisíců víkendových chat a chatiček, kde Finové s oblibou tráví víkendy a dovolené. Jednoduché suché a kompostovaní toalety představují pro víkendová „obydlíčka“ ideální řešení nakládání s OV. V celém Finsku se v současnosti používá více než 400 000 suchých a kompostovacích záchodů. Neosazují se pouze na chatách, ale také v národních parcích, ale i běžných domácnostech. Díky technologii suchých toalet se nejen šetří vodou a energií, ale hlavně se stále lépe daří zvládat problém eutrofizace jezer. Suché a kompostovací toalety tak velkou měrou přispívají k řešení jednoho z nejpalčivějších environmentálních problémů této země. [10]
Na straně domácnosti vyžaduje přechod na kompostovací toalety investice do záchodové mísy, kompostovacího kontejneru a řádově několika metrů přívodového potrubí. Ostatní rozvody mohou být ponechány. Prostorové nároky na kompostovací kontejner jsou relativně velké a navíc musí být záchodová mísa jako v předchozím konceptu umístěna kolmo nad kontejnerem. To představuje omezení z pohledu uspořádání bytu. U stávající zástavby může jít o zásadní problém řešitelný jen za cenu značných investic a architektonických ústupků. Investice z pohledu provozovatele (je často totožný s uživatelem) jsou redukovány na náklady na výstavbu provozu vegetační či jiné ČOV, popř. vytvoření a provozování systému odvozu zkompostovaného materiálu. Ten se navíc může zcela krýt se systémem odvozu komunálního odpadu. Koncept stojí mimo stávající konvenční systémy. Při budování na zelené louce počítá pouze s minimální délkou potrubní sítě nutnou pro transport šedé vody k decentralizované ČOV. V případě přechodu z konvenčních centralizovaných systémů lze ovšem pro řešení šedé vody dočasně využít stávající kanalizační soustavu spolu s ČOV. Využití stávající kanalizace 15
může být výhodné především v malých obcí, kde se podmínky údržby a provozu systému blíží semicentrálnímu pojetí. Díky minimálnímu důrazu na infrastrukturu (není-li šedá voda řešena centrálně) je možné implementovat do systému změny bez větších nákladů. Systém je např. možné relativně jednoduše transformovat na do podoby konceptu No-mix suchých toalet. Vzhledem k možnosti využití zkompostovaného odpadu v rámci domácnosti11 je systém z velké části nezávislý na výpadcích provozovatele (svozu odpadu). Jistá nepružnost se projeví při implementaci systému, kdy je nutné u stávajících staveb vyčlenit prostory na kompostovací kontejnery, které musí být umístěny kolmo pod toaletami. Společenská akceptovatelnost tohoto konceptu je v současnosti nejspíš velice nízká. Systém nevyužívá vodu a je proto považován neobeznámenou veřejností za nehygienický. Správné fungování kompostu navíc vyžaduje údržbu ze strany uživatele. Při nesprávné funkci může docházet k zápachu. Využití kompostu v zemědělství pak musí být stejně jako u předchozích konceptů zcela akceptovatelné ze strany zemědělců i veřejnosti, to vyžaduje vytvoření systému kontroly jakosti kompostu a dalšího výzkumu ve věci mikropolutantů.
4.5.
Vakuové toalety
Hlavní myšlenkou konceptu je využití podtlaku při splachování a následném transportu OV. Koncept nepočítá se separací OV, ovšem díky úsporám při splachování se jejich ředění v porovnání s konvenčními systémy výrazně sníží (v závislosti na množství šedé vody). OV tak může být zpracovávána v bioplynových reaktorech za produkce bioplynu. Úspěšnost konceptu z hlediska uzavření koloběhu živin je závislá na míře využití zbytkového kalu. Z hlediska uzavření vodního cyklu je koncept blíže konvenčním systémům, ovšem lze počítat až se 40% úsporou vody, což také povede k energetickým úsporám při transportu OV. Kontrola znečištění vodních ekosystémů je díky menším objemům OV lepší než u konvenčních systémů, ovšem problém mikropolutantů není primárně řešen. Energeticky by měl být systém soběstačný nebo spíše ještě energii produkovat. Z pohledu uživatele je třeba investovat do záchodové mísy a vnitřní podtlakové kanalizace. Prostorové uspořádání domácnosti nemusí být upravováno. Při přechodu na vakuový systém jsou ve velké výhodě provozovatelé malých vakuových kanalizací, kteří nemusí jednorázově investovat do infrastruktury. Další výdaje jsou spojeny s využíváním přebytečného bioplynu – buď je nutné vytvořit plynové rozvody, nebo na místě vyrábět v agregátech na bioplyn elektřinu (tehdy je ovšem potřeba počítat se ztrátami). Náklady na provoz systému by měly být částečně pokryty produkcí bioplynu. Implementace tohoto systému je velmi jednoduchá u stávajících vakuových nebo tlakových kanalizací. Využitím vakuových toalet se pouze sníží jejich zatížení. Kvůli jednotnému nakládání se všemi typy OV nelze v tomto konceptu jednoduše implementovat některé inovativní způsoby čištění. Na druhou stranu může systém při pozdější implementaci No mix technologií fungovat pouze pro nakládání s černou vodou. Kvůli relativně vysokým předpokládaným investicím do kanalizačního systému a ČOV s bioplynovými reaktory se nedá očekávat, že by po zavedení systému byla vůle provádět větší změny (např. v souvislosti s implementací některých dalších inovativních technologií). Míra rozložení rizika při havárii nebo výpadku systému je závislá na míře jeho decentralizace. Jakékoli výpadky se však stejně jako u konvenčního centralizovaného systému projeví okamžitě. Záchodová mísa i způsob její obsluhy se velmi podobá těm konvenčním. Většina Čechů se s vakuovými toaletami setkává např. v dopravních prostředcích, tudíž vědí, jak fungují. Není proto důvod předpokládat, že by byl tento koncept společensky problematický. Jediné 11
Konečný objem zkompostovaného materiálu je pouze 40 l na osobu na rok. [6]
16
výtky, které se v zahraničních dotaznících vyskytovaly, se týkaly hluku při splachování, který je o něco vyšší než u konvenčních toalet. Využití kalu v zemědělství se u tohoto konceptu řídí stejnými směrnicemi jako využití kalu z běžných ČOV, tudíž není důvod předpokládat z hlediska společenské přijatelnosti jakékoli problémy.
4.6.
Vzájemné srovnání konceptů
V předchozích kapitolách byly jednotlivé koncepty posouzeny na základě stanovených kritérií. Pro vzájemné srovnání a závěrečné zhodnocení konceptů by bylo ovšem výhodné výsledky analýzy převést na čísla. Pokusme se proto na základě předchozí analýzy v rámci každé oblasti přiřadit všem konceptům „známku“ od –2 do + 2 (Tab. 4), podle klíče v Tab. 3. Jednotlivé oblasti nemají stejnou váhu. Liší se v závislosti na mnoha faktorech, např. do jaké míry je v daných podmínkách prioritou ekologická šetrnost, kolik financí je na odpadové hospodářství vyhrazeno, jaká váha se přikládá většinovému názorům uživatelů systému atp. V závislosti na konkrétní situaci proto přiřadíme vahám konkrétní hodnotu. Podle vzorce E*Ve + A*Va + I* Vi + Pr* Vpr + F* Vf pak získáme pro každý koncept číslo reprezentující jeho výhodnost v dané situaci. Tato čísla poté můžeme jednoduše porovnat. Čím je číslo vyšší, tím je koncept za stanovených podmínek výhodnější. Zkusme tedy aplikovat výše zmíněný vzorec na situace tvořené kombinaci podmínek uvedených v Tab. 5. Vycházejme z předpokladu, že váha ekologické šetrnosti se mění v závislosti na typu okolní krajiny. Společenská akceptovatelnost pak podle toho, je-li daný druh toalety instalován v trvale obytném prostoru, na víkendové chalupě, nebo ve veřejných institucích, kde se s ním uživatel setká jen namátkou. Investicím do výstavby (nebo přestavby) je přiřazena střední priorita. Provozní náklady i flexibilita jsou z krátkodobého pohledu méně důležité faktory, je jim proto přiřazena menší váha. Výsledky výpočtu jsou uvedeny odděleně pro zcela novou výstavbu (Tab. 6) a pro přestavbu z konvenčního systému (Tab. 8), kdy se liší výše jednorázových investic. U konceptu vakuových toalet se počítá s přestavbou z tlakové kanalizace, nikoli z jednotné gravitační. Jsou-li parametry srovnání nastaveny podle výše zmíněného klíče, jeví se ve většině případů jako nejschůdnější koncept vakuových toalet a koncept No mix úsporných toalet s další separací OV. Vakuové toalety sice nepředstavují příliš flexibilní ani vysoce ekologicky šetrné řešení, ovšem nekladou velké nároky na uživatele. No mix úsporné toalety se uplatní v oblastech, kde je kladen větší důraz na ekologickou šetrnost. Jde o velmi výhodný koncept, především je-li stavěn zcela nový systém („na zelené louce“). Vzhledem ke své nízké ceně dosahuje slušných výsledků také koncept suchých No mix záchodů. Diskriminuje ho ovšem nízká míra přijatelnosti ze strany uživatelů. Uplatní se tak pouze ve veřejných budovách. V předchozím hodnocení jsme počítali s tím, že hnojivo na bázi stolice a moči má určitý ekonomický potenciál. Je ovšem pravděpodobné, že v počátečních fázích bude muset být jeho využití motivováno v podstatě nulovou cenou. Zahrnutí tohoto faktu do hodnocení zvýhodní koncept vakuových toalet především na úkor konceptu No mix suchých toalet, znevýhodněny budou ovšem i No mix úsporné toalety bez další separace OV. Změníme-li váhy způsobem naznačeným v Tab. 8, uplatní se v určitých případech i klasické konvenční systémy (Tab. 9 a Tab. 10). Se změnou vah podle Tab. 8 se v případech s menší mírou ochrany přírody zvětší váha počáteční investice. Při přestavbách tak vychází v několika případech nejlépe klasický konvenční centralizovaný koncept. Celkově lépe zde vychází vzhledem k nízkým počátečním investicím i koncept No mix suchých toalet. Naopak vysoce technologicky náročný koncept
17
No mix úsporných toalet s další separací OV obstojí pouze v oblastech s vysokým stupněm ochrany přírody. V analýze příliš neobstály kompostovaní toalety a No mix úsporné toalety bez další separace OV. Neznamená to ovšem, že jsou zcela nepoužitelné. Spíše nebyly hodnoceny varianty, ve kterých by výhody těchto konceptů měly patřičnou váhu. Kompostovací toalety představují v podstatě zcela decentralizované řešení více méně úplně v kompetencích uživatele. Zároveň jde o ekologicky velmi šetrné řešení. Váha těchto dvou aspektů se plně projeví u roztroušené zástavby v území s vyšším stupněm ochrany přírody. U konceptů předpokládajících semicentrální nakládání s OV (No mix úsporné a vakuové) by se výstavba potrubní sítě neúměrně prodražila. No mix úsporné toalety bez další separace OV zase spíše než definitivní řešení představují přechodnou fázi od konvenčních centralizovaných konceptů směrem k těm inovativním. Poměrně špatné hodnocení v analýze (i oproti konvenčnímu systému) spočívalo především v malé společenské akceptovatelnosti a nutnosti investic při přestavbě. Značnou výhodou řešení je ovšem možnost velice plynulého přechodu z konvenčních centralizovaných systémů. Navíc zde není problém s případným návratem zpět ke konvenčnímu neseparovanému nakládání s OV. V počátečních fázích implementace inovativních konceptů tak může být role No mix úsporných systémů bez další separace OV podstatná.
4.7.
Zhodnocení srovnávací metody
Spolehlivost použité metody je samozřejmě diskutabilní. Výsledek je silně podmíněn počáteční volbou oblastí hodnocení i volbou jednotlivých kritérií, způsobem přiřazení „známek“ jednotlivým oblastem a nakonec i vahou, která je daným oblastem v té které situaci přisuzována. Při samotném srovnání proto bylo naznačeno více možných výsledků, při rozdílném volbě některého z volitelných parametrů výpočtu. Pro relevantnější výsledek by bylo nutné podrobit jednotlivé koncepty hlubšímu zkoumání a pokusit se vyjádřit jejich přidané hodnoty např. peněžně. Další možností by bylo stanovit váhy na základě dotazníkového šetření. Vzhledem k tomu, že výstavba systémů nakládání s OV je ve velké míře hrazena z veřejných rozpočtů, je názor občanů na tuto problematiku do značné míry určující. I přes tyto výtky má ovšem jednoduché srovnání na základě odhadnutých parametrů smysl. Namísto obecné diskuse nad vhodností jednotlivých konceptů se může přistoupit ke kritickému zhodnocení jednotlivých kroků posouzení.
5. Implementace DNOV v České republice V současné době je na centralizované kanalizační sítě napojeno více než 80 % obyvatel České republiky. Jejich celková délka přesahuje 35 000 km.[22] Směrnice Rady č. 91/271/EHS ukládá všem členským státům u aglomerací nad 2000 EO odkanalizování a čištění jejich OV.[20] Jestliže se chce Česká republika vyhnout sankcím, musí tuto směrnici naplnit do konce roku 2010. Ministerstvo zemědělství (Mze) a Ministerstvo životního prostředí (MŽV) považuje dle 6. Čl. II zákona č. 20/2004 Sb. za vyřešené ty aglomerace, které jsou alespoň z 85 % odkanalizovány a jejichž kanalizace je napojena na ČOV. Pro naplnění tohoto požadavku se počítá s investicemi ve výši 41,4 miliard Kč [1]. U „vyřešených“ aglomerací se s napojením zbytku obyvatel na ústřední kanalizaci počítá pouze tehdy, bude-li to z ekonomického hlediska výhodné. Z uvedeného vyplývá, že implementace systémů DNOV se nemusí týkat pouze roztroušené zástavby a malých obcí. Pro širší implementaci těchto konceptů je ovšem třeba podniknout ještě mnoho kroků. Značnou překážku představuje kromě nedostatku zkušeností a společenských předsudků i současné znění platných zákonů týkajících se nakládání s OV. Příslušná legislativa v podstatě nepočítá s jinými než konvenčními způsoby nakládání s OV. Např. schválení 18
projektu počítajícího s osazením víkendové chalupy suchými toaletami tak více méně záleží na osvícenosti a odvaze příslušného stavebního a vodoprávního úřadu. Vzhledem k neexistenci širšího povědomí o inovativních technologiích nakládání s OV budou ovšem úřady k těmto projektům pravděpodobně nedůvěřivé. Pro širší implementaci inovativních konceptů DNOV je tak třeba nastartovat české pilotní projekty. V České republice již proběhl jeden pilotní projekt mezi lety 2006-2008 [16]. Zkoumal možnosti využití separované moči jako hnojiva. Předběžné výsledky se víceméně shodují se zjištěními zahraničních projektů12: Separovanou žlutou vodu lze využít jako hnojivo Využitím technologie No mix záchodů dojde k redukci spotřeby vody cca o 1/3 [2] Jak již bylo naznačeno v kap. 4, využití inovativních konceptů DNOV je v podstatě determinováno mírou jejich společenské přijatelnosti. Další pilotní projekty by se proto měly postupně přesouvat ze „zapadlých“ výzkumných pracovišť blíže k veřejnosti. Jako ideální se jeví pilotní projekty ve veřejných budovách. V prvních fázích především v institucích zabývajících se propagací ekologických myšlenek (muzeích, vzdělávacích centrech apod.), v dalších fázích pak i v jiných veřejných budovách.
6. Závěr Dosavadní výsledky výzkumu i ohlasy pilotních projektů v oblasti vývoje inovativních technologií nakládání s OV jsou poměrně slibné. Ukazují, že koncepty inovativního DNOV nepředstavují pouze utopistické vize, ale moderní řešení, které je schopné konkurovat konvenčním systémům. Ke stejnému závěru došla i analýza v kap. 4 této práce. Širší implementaci inovativních konceptů DNOV v České republice zatím stojí v cestě řada překážek: technologických, finančních, ale také sociokulturních. Tyto překážky ovšem nebude možné odstranit pouze na základě zahraničních projektů a výzkumů. Je proto nutné nastartovat vlastní pilotní projekty, které odhalí specifika implementace těchto systémů v podmínkách České Republiky. Výstupy zahraničních projektů představují kvalitní základy, na kterých je možné stavět. Každému českému projektu by tak měly předcházet důkladné rešerše publikovaných odborných textů. Kromě toho bude nutné navázat užší spolupráci s evropskými (i mimoevropskými) institucemi, které se vývojem a propagací inovativních konceptů DNOV již delší dobu zabývají. Rozběhnutí většího množství pilotních projektů bude samozřejmě vyžadovat i adekvátní finanční podporu. Jestliže se ovšem v horizontu několika let mají v oboru nakládání s OV proinvestovat desítky miliard Kč [1], je na místě klást si otázku, zda jsou tyto investice efektivní. Zabývat se alternativami v podobě inovativních konceptů DNOV a vyžadovat na tyto projekty i náležitou finanční podporu je tak zcela legitimní. Ruku v ruce s výzkumem a vývojem inovativních systémů DNOV musí jít i změny v současné platné české legislativě. Prvním krokem by mělo být sestavení metodického pokynu upravujícího podmínky využité jednotlivých systémů. Přičemž tento pokyn musí řešit i podmínky využití koncového produktu v podobě hnojiva. Metodický pokyn by po ověření v praxi měl soužit jako podklad pro novelizaci Nařízení vlády č. 229/2007 Sb., popř. pro zcela nové nařízení, které by počítalo i s inovativními koncepty DNOV. Tlaky na změnu legislativy jsou patrné i v ostatních členských státech EU. Navíc již existují určité náznaky, že se touto problematikou začíná zabývat i Generálního ředitelství pro životní prostředí pracující v rámci Evropské komise [14]. Změny v českých zákonech proto musí být koordinovány i na evropské úrovni. 12
Konečné vyhodnocení projektu by mělo být uzavřeno během roku 2009. [16]
19
Zdroje [1]
[2]
[3] [4] [5]
[6]
[7]
[8]
[9] [10] [11] [12] [13] [14] [15]
[16]
[17] [18] [19] [20] [21] [22]
[23] [24] [25]
Aktualizace strategie.pdf: Aktualizace Aktualizace strategie financování požadavků na čištění městských odpadních vod. [cit. 2009-05-20]. Dostupný z WWW:
BIJLEVELD, Martin. The possibilities for ecological sanitation in the Netherlands. [s.l.], 2003. 70 s. Obhájeno na University of Twente. Vedoucí diplomové práce Drs. G.A. de Bruijne. Dostupný z WWW: . BOLLER, Markus. Fertilizer from the Library. Eawag News. 2007, no. 63, s. 17-20. Dostupný z WWW: Domovní čistírny odpadních vod I [online].. [cit. 2009-05-20]. Dostupný z WWW: en-ecosan-pds-004-germany-luebeck-flintenbreite-2005.pdf [online]. 02/06/2005, [cit. 2009-05-20]. Dostupný z WWW: ESR-factsheet-05.pdf : Guidelines for the Safe Use of Urine and Feaces in Ecological Sanitation Systems [online]. 2004 , May 2008 [cit. 2009-05-10]. Dostupný z WWW: . ESR-factsheet-06.pdf : Guidelines on the Use of Urine and Faeces in Crop Production [online]. 2004 , May 2008 [cit. 2009-05-10]. Dostupný z WWW: . ESR-factsheet-11.pdf : China-Sweden Erdos Eco-town Project, Dong Sheng, Inner Mongolia, China [online]. 2006 , May 2008 [cit. 2009-05-10]. Dostupný z WWW: . ESREY, A Steven a kol. Ecological Sanitation, Sida, Stockholm 1998, III, 92 s. ISBN 91-586-76-12-0. Dostupný z WWW: Global Dry Toilet Club of Finland: Finnish Dry Toilets. [online] 2007, [cit. 2009-05-20]. Dostupný z WWW: LOMBORG, Bjorn. Skeptický ekolog. Dokořán a Liberální institut, Praha, 2006. 587 s. MAUER, Max. Urine Treatment-Absolute Flexibility. Eawag News. 2007, no. 63, s. 14-16. Dostupný z WWW: MAUER, Max, Pronk Wouter, Larsen T.A. Treatment processes for source-separated urine. Water Research, 2006, no. 40, s. 3151-3166. Dostupný z WWW: www.sciencedirect.com McCANN, Bill. The sanitation shortfall of Europe’s small communities. Water 21. April 2009, s. 18-19 OTTERPOHL, Ralf, ALBOLD, Andrea, OLDENBURG, Martin. Differentiating Management Resource of Water and Waste in Urban Areas. Dostupný z WWW: Projekt FT-TA3/012 - Minimalizace množství nutrientů a odpadních vod vypouštěných do vod povrchových a podzemních - postupy a zařízení. (2006-2008, MPO/FT). [cit. 2009-05-20]. Dostupný z WWW: PRONK, Wouter. Urine Treatment: from Laboratory to Practice. Eawag News. 2007, no. 63, s. 20-23. Dostupný z WWW: Sbírka zákonů předpis č. 229/2007 Sb.: NAŘÍZENÍ VLÁDY ze dne 18. července 2007. SKLENÁROVÁ, Tatina. Decentralizované nakládání s odpadními vodami. TZB Technická zařízení budov. 2009, roč. 1, s. 26-29. SMĚRNICE RADY ze dne 21. května 1991 o čištění městských odpadních vod (91/271/EHS). Čl. 3 a 4. SOJKA, Jan. Stavíme malé čistírny odpadních vod. 2. vyd. Brno : Era, 2004. VII, 98 s. Stavíme. ISBN 8086517-80-2. statistika_2007_cz.pdf: Vodovody a kanalizace v České republice-Souhrnné statistické údaje. [cit. 2009-0520]. Dostupný z WWW: STRÁNSKÝ, David, HLAVÍNEK, Petr. Vize vývoje městského odvodnění v České republice. Vodní hospodářství. 2009, roč. 59, s. 4-7. UDERT, Kai. NoMix Begins in the Bathroom. Eawag News. 2007, no. 63, s. 11-13. Dostupný z WWW: VISKARI Eeva-Liisa. Waste Management Laboratories, Tampere Polytechnic 2007.
20
Příloha 1 - Seznam zkratek A C Čl ČOV Da DNOV E F I Kap Kč Mld MZe MŽV N Obr OV P Pr Sb Str Tab V
společenská akceptovatelnost uhlík článek (zákona) čistírna odpadních vod dalton (atomová hmotnostní jednotka) decentralizované nakládání s odpadními vodami ekologie finance investiční náklady kapitola korun českých miliarda ministerstvo zemědělství ministerstvo životního prostředí dusík obrázek odpadní voda fosfor provozní náklady Sbírka zákonů strana tabulka váha parametru
21
Příloha 2 – Tabulky Tab. 1 Klasifikace domovního odpadu s možnými způsoby čištění [15] Klasifikace OV
Způsob čištění
Typ koloběhu
Šedá voda
Aerobní čištění v biofilmových, membránových či vegetačních ČOV
Koloběh vody
Kuchyňský bioodpad a neředěná stolice (s močí)
Anaerobní čištění v bioreaktoru, kompostování
Koloběh živin
Suchá stolice
Vysoušení, kompostování, spalování a další
Koloběh živin
Žlutá voda
Odstátí, nanofiltrace, srážení, UV ozařování, kompostování popř. recyklace na hnojivo
Koloběh živin
Biologicky nedegradovatelný odpad
Mechanické oddělení od odpadních vod
Materiálový koloběh
Dešťová voda
Infiltrace, vypuštění do lokálního toku, recyklace pro Koloběh vody domácí účely (zalévání zahrady, splachování toalety)
Tab. 2 Přírodní faktory urychlující destrukci patogenních organismů [9] Okolní faktor
Jak
Teplota Vlhkost Živiny Sluneční záření pH
Zvýšením teploty Snížením vlhkosti Snížením obsahu živin Zvýšením intenzity Zvýšením pH
Tab. 3 Způsob klasifikace hodnocených oblastí Oblast13
-2
0
+2
Ekologie (E)
Neuspokojeno ani jedeno kritérium
Půlka kritérií uspokojena
Uspokojena všechna kritéria
Investiční náklady (I)
Vysoké
Nulové
Záporné
Provozní náklady (Pr)
Vysoké
Nulové
Záporné
Flexibilita (F)
Neuspokojeno ani jedeno kritérium
Půlka kritérií uspokojena
Uspokojena všechna kritéria
Společenská akceptovatelnost (A)
Neuspokojeno ani jedeno kritérium
Půlka kritérií uspokojena
Uspokojena všechna kritéria
13
V závorce je uvedena zkratka hodnocené oblasti.
22
Tab. 4 Přiřazení číselných známek jednotlivým oblastem Ekologie
Investice14
Provoz
Flexibilita
Společenská akcepotvatelnost
Konvenční
-2
0/-2
-2
-2
2
No mix úsporné bez další separace OV
-1
-1/-2
-1
-1
-1
No mix úsporné s další separací OV
2
-2/-2
2
-1
-1
No mix suchý
2
-1/-1
1
1
-2
Kompostovaní
1
-1/-1
1
1
-2
Vakuový
0
-1/-2
1
-1
1
Typ konceptu
Tab. 5 Konkrétní situace s přiřazenými číselnými vahami Ekologie (E)
Váha
Průmyslové a intenzivně zemědělsky využívané oblasti
1
Oblasti s nízkým stupněm ochrany přírody (Přírodní parky apod.) CHKO, Národní parky, Ochranná pásma zdrojů pitné vody
Váha Společenská akceptovatelnost (A) Veřejné budovy (knihovny, divadla, restaurace)
1
2
Víkendová sídla (chaty, chalupy)
2
3
Zástavba pro trvalý pobyt
3
Investice
Provoz, Flexibilita
Stávající kanalizace Je
2
1
X Není
Tab. 6 Srovnání konceptů při přestavbě ze stávající konvenční kanalizace Typ konceptu
E=1 E=1 E=1 E=2 E=2 E=2 E=3 E=3 E=3 A=1 A=2 A=3 A=1 A=2 A=3 A=1 A=2 A=3
Konvenční
-4
-2
0
-6
-4
-2
-8
-6
-4
-6
-7
-8
-7
-8
-9
-8
-9
-10
-2
-3
-4
0
-1
-2
2
1
0
No mix suchý
-1
-3
-5
0
-2
-4
1
-1
-3
Kompostovaní
-2
-4
-6
-2
-4
-6
-2
-4
-6
Vakuový
-1
0
1
-1
0
1
-1
0
1
No mix úsporné bez další separace OV No mix úsporné s další separací OV
14
U investičních nákladů jsou uváděny dvě hodnoty. První platí pro přechod od konvenčního centralizovaného systému k inovativnímu DNOV, druhá potom představuje náklady při zcela nové výstavbě.
23
Tab. 7 Srovnání konceptů při nové výstavbě Typ konceptu
E=1 A=1
E=1 A=2
E=1 A=2
E=2 A=1
E=2 A=2
E=2 A=3
E=3 A=1
E=3 A=2
E=3 A=3
Konvenční
-8
-6
-4
-10
-8
-6
-12
-10
-8
No mix šetřící bez další separace OV -8
-9
-10
-9
-10
-11
-10
-11
-12
No mix šetřící s další separací OV
-2
-3
-4
0
-1
-2
2
1
0
No mix suchý
-1
-3
-5
0
-2
-4
1
-1
-3
Kompostovací
-2
-4
-6
-2
-4
-6
-2
-4
-6
Vakuový
-3
-2
-1
-3
-2
-1
-3
-2
-1
Tab. 8 Konkrétní situace s přiřazenými číselnými vahami Ekologie (E)
Váha
Průmyslové a intenzivně zemědělsky využívané oblasti
1
Oblasti s nízkým stupněm ochrany přírody (Přírodní parky apod.) CHKO, Národní parky, Ochranná pásma zdrojů pitné vody
Váha Společenská akceptovatelnost (A) Veřejné budovy (knihovny, divadla, restaurace)
1
3
Víkendová sídla (chaty, chalupy)
3
5
Zástavba pro trvalý pobyt
5
Investice
Provoz, Flexibilita
Stávající kanalizace Je
3
1
X Není
Tab. 9 Srovnání konceptů při přestavbě ze stávající konvenční kanalizace Typ konceptu
E=1 E=1 E=1 E=2 E=2 E=2 E=3 E=3 E=3 A=1 A=2 A=3 A=1 A=2 A=3 A=1 A=2 A=3
Konvenční
-4
0
4
-6
-2
2
-8
-4
0
-7
-9
-11
-8
-10
-12
-9
-11
-13
No mix úsporné s další separací OV
-4
-6
-8
-2
-4
-6
0
-2
-4
No mix suchý
-2
-6
-10
-1
-5
-9
0
-4
-8
Kompostovaní
-3
-7
-11
-3
-7
-11
-3
-7
-11
Vakuový
-2
0
2
-2
0
2
-2
0
2
No mix úsporné bez další separace OV
Tab. 10 Srovnání konceptů při nové výstavbě Typ konceptu
E=1 E=1 E=1 E=2 E=2 E=2 E=3 E=3 E=3 A=1 A=2 A=2 A=1 A=2 A=3 A=1 A=2 A=3
Konvenční
-10
-6
-2
-12
-8
-4
-14
-10
-6
-10
-12
-14
-11
-13
-15
-12
-14
-16
No mix úsporné s další separací OV
-4
-6
-8
-2
-4
-6
0
-2
-4
No mix suchý
-2
-6
-10
-1
-5
-9
0
-4
-8
Kompostovaní
-3
-7
-11
-3
-7
-11
-3
-7
-11
Vakuový
-5
-3
-1
-5
-3
-1
-5
-3
-1
No mix úsporné bez další separace OV
24
25
