MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

BRNO 2010

ANDREA VIKTORINOVÁ

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta

Analýza vybrané technologické části čistírny odpadních vod Bakalářská práce

Vedoucí práce:

Vypracovala:

Ing. Zdeňek Konrád, Ph.D.

Andrea Viktorinová

Brno 2010 2

PROHLÁŠENÍ

Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma „Analýza vybrané technologické části čistírny odpadních vod“ vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne : podpis studenta:

3

29.4.2010 …………………….

Poděkování

Děkuji svému vedoucímu bakalářské práce panu Ing. Zdeňku Konrádovi,Ph.D. za jeho podporu a cenné rady při psaní bakalářské práce. Dále bych ráda poděkovala panu Ing. Janu Floriánovi z Brněnských vodáren a kanalizací, a.s., areál Čistírny odpadních vod, za cenné doporučení a připomínky. Moje poděkování patří i panu Robertu Hrazdilovi a panu Ing. Jiřímu Jelínkovi za materiály a podklady pro zpracování praktické části bakalářské práce.

4

ABSTRAKT Bakalářská práce na téma Analýza vybrané technologické části čistírny odpadních vod se zabývá analýzou mechanického primárního předčištění odpadních vod jak z hlediska teoretického, tak i z hlediska praktického využití v čistírně odpadních vod. Úvodní část poskytuje přehled platných právních předpisů a rozbor teoretických podkladů, které jsou dále detailně rozebrány s činností konkrétního subjektu čistírny odpadních vod v Židlochovicích. Klíčová slova: mechanické čištění; cezení; usazování; kombinovaný přístup

ABSTRACT Bachelor thesis Analysis of selected technological wastewater treatment plant deals with the analysis of the primary mechanical pretreatment of waste water from both theoretical as well as for practical use in wastewater treatment plant. Introductory section provides an overview of existing legislation and analyze the theoretical background, which are further detailed analysis of the activity of a particular wastewater treatment plant in Židlochovice. Keywords: mechanical cleaning, straining; sedimentation; combined approach

5

OBSAH 1

ÚVOD................................................................................................................................................. 7

2

CÍL PRÁCE....................................................................................................................................... 8

3

ZÁKLADNÍ LEGISLATIVNÍ POŽADAVKY .............................................................................. 9 3.1 3.2 3.3 3.4

4

EVROPSKÁ UNIE .......................................................................................................................... 9 KOMBINOVANÝ PŘÍSTUP K OCHRANĚ VOD ................................................................................ 10 SMĚRNICE K DANÉ PROBLEMATICE ........................................................................................... 12 ZÁKLADNÍ PŘEDPISY V OBLASTI ČESKÉ LEGISLATIVY ............................................................... 14

MECHANICKÉ ZPŮSOBY ČIŠTĚNÍ ODPADNÍ VODY ......................................................... 19 4.1 LAPÁK ŠTĚRKU ......................................................................................................................... 19 4.2 CEZENÍ ...................................................................................................................................... 20 4.3 LAPÁKY PÍSKU .......................................................................................................................... 23 4.3.1 Typy lapáků písku ................................................................................................................ 25 4.4 USAZOVÁNÍ............................................................................................................................... 28 4.4.1 Usazování suspenzí .............................................................................................................. 29 4.4.2 Usazovací nádrže ................................................................................................................. 30

5

ČISTÍRNA ODPADNÍCH VOD ŽIDLOCHOVICE ................................................................... 34 5.1 OBECNÁ ČÁST ........................................................................................................................... 34 5.2 ZÁKLADNÍ ÚDAJE ...................................................................................................................... 34 5.3 ZÁKLADNÍ PARAMETRY ČOV ................................................................................................... 34 5.3.1 Projektované parametry....................................................................................................... 34 5.4 TECHNICKÝ POPIS ZAŘÍZENÍ MECHANICKÉ ČÁSTI ...................................................................... 35 5.4.1 Vstupní čerpací stance ......................................................................................................... 35 5.4.2 Jemné česle a provozní budova............................................................................................ 36 5.4.3 Lapák písku a rozdělovací objekty ....................................................................................... 38 5.4.4 Dešťová zdrž ........................................................................................................................ 40

6

DISKUSE ......................................................................................................................................... 41

7

ZÁVĚR............................................................................................................................................. 43

8

SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ........................................................................................... 45

9

SEZNAM OBRÁZKŮ .................................................................................................................... 47

6

1

ÚVOD Ochrana vod patří k nejdůležitějším úkolům z hlediska ochrany životního

prostředí, ale je také velmi náročná z pozice vstupu České republiky do Evropské unie. Dnešní požadavky a nároky na kvalitu vyčištěných vod se stále zpřísňují. Je to dáno vyšší životní úrovní obyvatel. Musíme tedy sledovat větší počet parametrů ve vyčištěné odpadní vodě. Význam likvidace odpadních vod je u nás velkým ekologickým problémem. Odpadní vody se čistí v čistírnách odpadních vod, které v poslední době zaznamenaly značný pokrok nejen po stránce technologie čištění, ale i ve stavebním řešení návrhu čistírny. S tímto čištěním je možné se setkat v průmyslových zónách, zemědělských zónách, v oblasti obcí a měst. Čistírny mohou být různého typu. Základní rozdělení je udáváno podle velikosti, dále podle počtu ekvivalentních obyvatel, na které je čistírna dimenzována a typu čistírenského procesu. V České republice je nejčastěji používaným typem čistírna mechanicko-biologická. Velkokapacitní čistírny odpadních vod kombinují všechny dostupné typy čištění. Vypouštění odpadních vod do vodních toků se řídí zákony České republiky. Vlastní čistírna odpadních vod svoji funkcí zastává předčištění vody, a vlastní dočištění je již ponecháno přírodě v přirozeném vodním toku. V rámci čistírny jsou zřizovány další objekty na odstranění vzniklých kalů a látek, jako jsou kalová a plynová hospodářství. Bakalářská práce je zaměřena na zařízení pro mechanické čištění odpadních vod, nebo-li mechanické primární předčištění. Tato část byla vybrána z důvodu zájmu o podrobnější přehled ve zvolené sekci čištění odpadní vody. Dalším důvodem byla také možnost podívat se na funkci a technologii přímo v praxi na čistírně odpadních vod v Židlochovicích. Tento subjekt byl vybrán z důvodu geografického. Čistírna je nedaleko Brna dobře přístupná nejen svou vzdáleností, ale i svojí velikostí. Dále má velmi vstřícné zaměstnance, kteří mi byli ochotni pomoci při řešení mé bakalářské práce.

7

2

CÍL PRÁCE Cílem této bakalářské práce je analyzovat současný stav mechanického

předčištění odpadních vod ve vztahu k platným právním předpisům. V další části práce je úkolem provést rozbor teoretických poznatků na základě dostupné odborné literatury. Dalším cílem práce je zjištěné teoretické poznatky diskutovat s činností konkrétního zařízení pro čištění odpadních vod.

8

3

ZÁKLADNÍ LEGISLATIVNÍ POŽADAVKY V současné době je legislativa v oblasti čištění odpadních vod ve stádiu vývoje,

který je ve značné míře ovlivněn harmonizací legislativy Evropské unie (dále EU) do českého právního řádu. Legislativu EU je nutno chápat jako právní formulaci jistého cílového stavu a dočasných cílů, ke kterým se musí členské země postupně dopracovat v určených časových limitech. Technické normy a přepisy by měly mít za následek určitou sjednocenost přijímaných technických opatření. Tato opatření jsou finančně velmi náročná, takže ani v nejvyspělejších zemích nemusí být vše s jistotou splněno (Hlavínek a kol., 2003).

3.1 Evropská unie Základní právní nástroj v Evropské unii, který řeší problémy čištění odpadních vod je směrnice Rady 91/271/EEC o čištění městských odpadních vod a též biologicky odbouratelných průmyslových odpadních vod. Je vyžadováno stanovení emisních limitů, systém vzorkování, rozborů a kontroly pro všechny vypouštěné vody ze systému čistíren odpadních vod. Pro obce nad 2000 ekvivalentních obyvatel (dále jen EO) je nutné zavedení kanalizace a čistíren odpadních vod, které obsahují biologický stupeň do roku 2005. Pro větší obce, nad 15000 EO a průmyslové zdroje nad 4000 EO do roku 2000, a též i obce s obyvateli pod 2000, je vyžadováno použít vhodné čištění, je-li v obci zavedena kanalizace. Pro citlivé oblasti, týká se vodních útvarů zasažených nebo přímo ohrožených eutrofizací, a také pro oblasti s vodními útvary, určené pro sběry pitné vody, jsou stanoveny přísnější limity. Vypouštění odpadních vod z čistírny odpadních vod je vynucené povolením. Vypouštěná voda je pravidelně monitorována. Zpracovává se též investiční politika, programy výstavby kanalizací a čistíren odpadních vod. (Pošta, 2005)

9

Směrnice 2000/60/ES, kterou se stanoví rámec pro činnost Společenství v oblasti vodní politiky Účelem této směrnice je stanovit rámec pro ochranu vnitrozemských povrchových vod, brakických vod, pobřežních vod a podzemních vod, který zabrání zhoršování, ochrání a zlepší stav vodních ekosystémů s ohledem na jejich potřebu vody, suchozemských ekosystémů a mokřadů přímo závisejících na vodních ekosystémech. Tato směrnice dále podpoří trvale udržitelné užívání vod, založené na dlouhodobé ochraně dosažitelných vodních zdrojů. Povede ke zvýšené ochraně a zlepšení vodního prostředí, mimo jiné též prostřednictvím specifických opatření pro cílené snižování vypouštění, emisí a úniků prioritních látek a zastavení nebo postupové odstranění těchto látek. Zajistí cílené snižování znečištění podzemních vod a zabrání jejich dalšímu znečištění. Přispěje ke zmírnění účinků povodní a období sucha a tím i k zajištění dostatečných zásob povrchových vod a podzemních vod dobré jakosti potřebných pro udržitelné, vyvážené a vyrovnané užívání vod, k ochraně teritoriálních a mořských vod, k dosažení cílů příslušných mezinárodních dohod včetně těch, které jsou zaměřeny na

předcházení

a

odstraňování

znečištěného

mořského

prostředí.

Všechny

enviromentální cíle je nutno dosáhnout do 22.12.2010.

3.2 Kombinovaný přístup k ochraně vod K ochraně vod je nutné přistupovat z více hledisek. Je zapotřebí, aby vypouštěné znečištění bylo pravidelně kontrolováno, aby tak bylo možné předejít poškozování životního prostředí. Kombinovaný přístup k ochraně vod se řídí dvěma odlišnými přístupy. Jednak kontrolou vypouštění (emisní přístup), jednak vytvářením norem použitelných pro vodní útvary (imisní přístup). Je nutné, aby tyto směry fungovaly společně (Pošta a kol., 2005). Tyto směry již fungovaly v několika případech národních předpisů společně, ale ve většině případů byly rozděleny a fungovaly vedle sebe. Přístup použitý v Rámcové směrnici EU je znám pod pojmem „Kombinovaný přístup“. Při tomto přístupu se uplatňuje jak omezení znečištění prostřednictvím kontroly zdroje, tak stanovení cílů kvality vody (Pošta, 2005). 10

Dlouhou dobu přetrvával názor, že vypouštění odpadních vod do řek by mělo být regulováno prostřednictvím stanovení maximálních limitů, které se budou vztahovat na znečišťující látky, jejich vypouštění by mělo být povoleno v závislosti na dané činnosti a základních složkách odpadních vod. Limity jsou vydávány konkrétnímu podniku. Před samotným vydáním povolení se v některých zemích od podniků požaduje, aby zavedly nejlepší dostupné technologie, pro snížení koncentrací toxických látek v odpadních vodách. V tomto případě bude hodnota emisních limitů odrážet to, co by mohlo být daným podnikem dosaženo - tento přístup podporuje Směrnice o integrované prevenci a kontrole znečištění 91/61/ES. V ostatních případech je brána v potaz ještě toxicita základních složek a jejich vliv na vodní útvary. Pro každý podnik mohou být limity upraveny a stanoveny zvlášť, nebo v mnohem častějších případech jsou stanovovány na národních nebo evropských úrovních. Takže všechny podniky vypouštějí totožné koncentrace (Pošta, 2005). Hodnoty emisních limitů týkající se vypouštění jsou vyjádřeny jako množství, koncentrace, nebo úroveň emisí, které v průběhu nějakého časového období nesmí být překročeny. Vztahují se na místo, kde emise opouštejí určitý podnik, či zařízení. Pokud před samotným vypouštěním odpadní vody do vodního prostředí voda protéká čistírnou odpadních vod, je možné vzít v potaz dopad čištění vody. Limity by tedy mohli být méně přísné, avšak by to nemělo vést k vyšší úrovni znečištění. Očekává se, že vypouštění znečišťujících látek do vodních toků bude podléhat kontrolám, které omezí jejich vypouštění z bodových zdrojů. Druhým přístupem jsou cíle kvality vody, označovány jako imisní přístup. Zaměřujeme se v tomto případě na vodní útvar, do něhož jsou odpadní vody vypouštěny. Jsou stanoveny maximální koncentrace látek, které by neuškodili vodnímu prostředí, ruku v ruce v závislosti na druhu využití vodního toku. Měla by být zaručena taková kvalita vody, která umožní pokračování jejího nerušeného dalšího využívání. Jsou stanoveny kvalitativní cíle. Úřady jsou stanoveny normy pro látky vypouštěné do vodních toků. Výhoda tohoto přístupu spočívá v tom, že jsou vzaty 11

v potaz jak bodové, tak difůzní zdroje znečištění a při výpočtu limitů odpadních vod je možné zohlednit každou situaci podle jejího poměru ředění, samočistících schopností a není nutné dosáhnout stejných úrovní pro každé samostané vypouštění. U obou těchto principů přístupu musí být pro každé vypouštění vydáno povolení ještě předtím, než podnik začně odpadní vodu vypouštět. Pokud oba tyto principy budou zohledňovány současně, bude tak zajišteno důraznější celkové kontroly, než-li kdyby byly použity každý pricip zvlášť. Rámcovou směrnicí je konkrétně požadováno využívání kombinovaného přístupu. Celkové nástroje pro uplatnění kombinovaného přístupu musí být zavedeny do roku 2012. (Pošta, 2005)

3.3 Směrnice k dané problematice Směrnice 96/61/ES integrované prevence a kontroly znečištění Směrnice 92/43/ES o přirozených prostředích Směrnice 85/337/EHS o posouzení dopadů na životní prostředí Směrnice 96/82/EHS o velkých haváriích Seveso Směrnice 91/414/EHS o prostředcích na ochranu rostlin Směrnice 91/8/ES o biocidech Směrnice 99/31/ES o skládkování Směrnice 86/278/EHS o splaškových kalech Směrnice 89/429/EHS,89/369/EHS,94/67/EHS o spalování

12

Směrnice 75/440/EHS o požadované jakosti povrchových vod určených k odběru pitné vody v členských státech, která specifikuje limity pro odebíranou voduve třech kategoriích v závislosti na stupni čištění v instalovaném zařízení; Směrnice 78/659/EHS o ochraně nebo zlepšování jakosti tekoucích vod, potřebné pro podporu života ryb; Směrnice 91/676/EHS o ochraně vod před znečištěním nitráty ze zemědělských zdrojů, která vymezuje limitní hodnotu obsahu nitrátů v povrchových vodách ve výši 50 mg/l; Směrnice 76/464/EHS o znečištění způsobeném určitými znečišťujícími látkami vypouštěnými do vodního prostředí Společenství, a jejich souvisejících pět směrnic, z nichž každá stanovuje normy enviromentální kvality a emisní limity pro dané látky; Směrnice 91/271/EHS o čištění městských odpadních vod, která specifikuje čištění podle stupně eutrofizace vod, do nichž jsou tyto vody vypouštěny; Směrnice 76/160/EHS o jakosti vod ke koupání

13

3.4 Základní předpisy v oblasti české legislativy Jedním ze základních legislativních požadavků řešení problematiky vodního hospodářství ve všech souvislostech je tzv. „vodní zákon“ – zákon č.254/2001 Sb. o vodách a o změně některých zákonů. Zákon 254/2001 Sb. o vodách a o změně některých zákonů Účel a předmět zákona (1) Účelem tohoto zákona je chránit povrchové a podzemní vody, stanovit podmínky pro hospodárné využívání vodních zdrojů a pro zachování i zlepšení jakosti povrchových a podzemních vod, vytvořit podmínky pro snižování nepříznivých účinků povodní a sucha a zajistit bezpečnost vodních děl v souladu s právem Evropských společenství. Účelem tohoto zákona je též přispívat k ochraně vodních ekosystémů a na nich přímo závisejících suchozemských ekosystémů. (2) Zákon upravuje právní vztahy k povrchovým a podzemním vodám, vztahy fyzických a právnických osob k využívání povrchových a podzemních vod, jakož i vztahy k pozemkům a stavbám, s nimiž výskyt těchto vod přímo souvisí, a to v zájmu zajištění trvale udržitelného užívání těchto vod, bezpečnosti vodních děl a ochrany před účinky povodní a sucha. Pojem odpadní vody je definován v paragrafu 38 „Odpadní vody jsou vody použité v obytných, průmyslových, zemědělských, zdravotnických a jiných stavbách, zařízeních, nebo dopravních prostředcích, pokud mají po použití změněnou jakost (složení, nebo teplotu), jakož i jiné vody z nich odtékající, pokud mohou ohrozit jakost povrchových, nebo podzemních vod. Odpadní vody jsou i průsakové vody z odkališť, nebo ze skládek odpadu“.

14

Zákon 274/2001 Sb. o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu a o změně některých zákonů (1) Tento zákon upravuje některé vztahy vznikající při rozvoji, výstavbě a provozu vodovodů a kanalizací sloužících veřejné potřebě (dále jen "vodovody a kanalizace"), přípojek na ně, jakož i působnost orgánů územních samosprávných celků a správních úřadů na tomto úseku. (2) Vodovody a kanalizace pro veřejnou potřebu se zřizují a provozují ve veřejném zájmu. (3) Tento zákon se nevztahuje na vodovody a kanalizace, u nichž je průměrná denní produkce menší než 10 m3, nebo je-li počet fyzických osob trvale využívajících vodovod nebo kanalizaci menší, než 50. (4) Vodoprávní úřad může na návrh nebo z vlastního podnětu rozhodnutím stanovit, že se tento zákon vztahuje též na vodovody a kanalizace uvedené v odstavci 3, jestliže je to v zájmu ochrany veřejného zdraví, ochrany zdraví zvířat nebo ochrany životního prostředí a jsou-li na vodovod nebo kanalizaci připojeni alespoň 2 odběratelé.

Vyhláška 428/2001 Sb. Ministerstva zemědělství, kterou se provádí zákon č. 274/2001 Sb., o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu, a o změně některých zákonů (zákon o vodovodech a kanalizacích)

Vyhláška 428/2001 Sb. má 16 částí a 17 příloh. Upravuje jednotlivé paragrafy zákona č. 274/2001 Sb. Obsahuje mimo jiné i tyto části: -vymezení pojmů, rozsah a způsob zpracování plánu rozvoje vodovodů a kanalizací, evidence vodovodů a kanalizací, -náležitosti žádosti o povolení provozování vodovodu nebo kanalizace, -náležitosti smlouvy o dodávce vody a náležitosti smlouvy o odvádění odpadních vod, -způsob výpočtu náhrady ztrát při neoprávněném odběru vody nebo neoprávněném 15

vypouštění odpadních vod, technické požadavky na stavbu vodovodů, -požadavky na čištění odpadních vod včetně požadavků na projektovou dokumentaci, výstavbu a provoz čistíren odpadních vod, -požadavky na projektovou dokumentaci, výstavbu a provoz stokové sítě, -ukazatelé jakosti surové vody odebírané z povrchových vodních zdrojů nebo z podzemních vodních zdrojů pro účely úpravy na pitnou vodu, náležitosti kanalizačního řádu a požadavky na rozbor vzorků odpadních vod, -určení množství odebrané vody bez měření, -obecné technické podmínky měření množství dodané vody, -způsob výpočtu množství vypouštěných odpadních a srážkových vod do kanalizace bez měření, -způsob výpočtu pevné složky vodného a stočného při placení ve dvousložkové formě, -technický audit (Pošta, 2005). Vyhláška 293/2002 Sb. Ministerstva životního prostředí o poplatcích za vypouštění odpadních vod do vod povrchových ve znění vyhlášky č. 110/2005 Sb. Tato vyhláška stanoví bližší vymezení zdroje znečišťování, postup pro určování znečištění obsaženého v odpadních vodách, metody měření ukazatelů znečištění, zjišťování průměrné koncentrace znečištění a ročního objemu vypouštěných odpadních vod, provádění odečtů množství znečištění podle § 90 odst. 6 vodního zákona, provádění měření objemu vypouštěných odpadních vod a náležitosti provozní evidence, způsob sledování znečištění odpadních vod a měření objemu vypouštěných odpadních vod, požadavky na způsobilost oprávněných laboratoří, kontrolních laboratoří a měřicích skupin k provádění rozborů, ke zjištění koncentrace znečišťujících látek v odpadních vodách a pro kontrolu správnosti měření objemu vypouštěných odpadních vod, vzor poplatkového hlášení a vzor poplatkového přiznání, náležitosti žádostí o povolení odkladu a postup krajského úřadu místně příslušného podle místa zdroje znečišťování znečišťovatele pro jejich posuzování a povolování odkladu.

16

Nařízení č.61/2003 Sb. - upraveno Nařízením vlády ČR 229/2007 Sb. o ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění povrchových vod a odpadních vod, náležitostech povolení k vypouštění odpadních vod do vod povrchových a do kanalizací a o citlivých oblastech v souladu s právem Evropských společenství stanoví ukazatele vyjadřující stav vody ve vodním toku, hodnoty přípustného znečištění povrchových a odpadních vod a odpadních vod pro citlivé oblasti a pro vypouštění odpadních vod do povrchových vod, ovlivňujících kvalitu vody v citlivých oblastech. Dále stanoví hodnoty přípustného znečištění pro zdroje povrchových vod, které jsou využívány nebo u kterých se předpokládá jejich využití jako zdroje pitné vody, hodnoty přípustného znečištění povrchových vod, které jsou vhodné pro život a reprodukci původních druhů ryb a dalších vodních živočichů a povrchových vod, které jsou využívány ke koupání osob. V neposlední řadě stanoví náležitosti a podmínky povolení k vypouštění odpadních vod. Toto nařízení vymezuje citlivé oblasti. Nařízení 229/2007 Sb. vymezuje některé základní pojmy : průmyslovými odpadními vodami – odpadní vody uvedené v části B přílohy č. 1 k tomuto nařízení, jakož i odpadní vody v této části přílohy neuvedené, jsou-li vypouštěny z výrobních nebo jim obdobných zařízení, městskými odpadními vodami – odpadní vody vypouštěné z domácností nebo služeb, vznikající převážně jako produkt lidského metabolismu a činností v domácnostech (splašky), popřípadě jejich směs s průmyslovými odpadními vodami nebo s dešťovými vodami, zdrojem znečišťování – území obce, popřípadě její územně oddělená a samostatně odkanalizovaná část, území vojenského újezdu nebo areál průmyslového podniku či jiného objektu, pokud se z nich vypouštějí samostatně odpadní vody do vod povrchových; za odpadní vody se v tomto případě nepovažují vody z dešťových oddělovačů, pokud funkce oddělovače splňuje podmínky stanovené vodoprávním úřadem. Za samostatný zdroj znečišťování se považuje i areál či část areálu průmyslového podniku či jiného objektu, z nichž se odpadní vody vypouštějí do systému průtočného chlazení parních turbín, z něhož se vypouštějí do vod povrchových, 17

emisními standardy – nejvýše přípustné hodnoty ukazatelů znečištění odpadních vod uvedené v příloze č. 1 k tomuto nařízení, emisními limity – nejvýše přípustné hodnoty ukazatelů znečištění odpadních vod, které stanoví vodoprávní úřad v povolení k vypouštění odpadních vod do vod povrchových, imisními standardy – nejvýše přípustné hodnoty ukazatelů přípustného znečištění povrchových vod v jednotkách hmotnosti, radioaktivity nebo bakteriálního znečištění na jednotku objemu, které jsou stanoveny v příloze č. 3 k tomuto nařízení. Čistírenské kaly - dány Zákonem o odpadech 185/2001 Sb., ve znění pozdějších předpisů Kal z čístírny odpadních vod zpracovávají městské odpadní vody, nebo odpadní vody z domácností a z jiných čistíren odpadních vod, které zpracovávají odpadní vody stejného složení jako městské odpadní vody z domácností. Upraveným kalem se rozumí kal, který byl podroben biologické, chemické nebo tepelné úpravě, dlouhodobému skladování nebo jakémukoliv jinému vhodnému procesu tak, že se významně sníží obsah patogenních organismů v kalech, a tím zdravotní riziko spojené s jeho aplikací. (Groda,Vítěz ; Čištění a čistírny odpadních vod, 2008)

18

4

MECHANICKÉ ZPŮSOBY ČIŠTĚNÍ ODPADNÍ VODY Během procesu mechanického čištění odpadní vody je zapotřebí odstranit

zejména hrubé makroskopické látky, jejichž přítomnost je nežádoucí a mohla by vést k narušování pracovních procesů vlastního čištění odpadní vody. Mohlo by dojít k mechanickým závadám, zanášení objektů a zařízení čistírny odpadních vod (Hlavínek a kolektiv, 2003). Mechanický stupeň čištění odpadní vody zajišťuje ochranu strojních částí čistírny odpadních vod. Zabraňuje ucpávání potrubí, žlabů, otvorů a chrání čerpadla před poškozením. Zároveň slouží k zachycení jemnějších kalových částic, které by poté mohly být nežádoucí v následné biologické části a zbytečně by ji tak zatěžovaly (Mlejnská a kol., 2009). Z tohoto důvodu bývá tento stupeň někdy nazýván i jako ochranný stupeň ČOV (Dohányos a kol., 1998). Z technologického hlediska je mechanický stupeň založen na poměrně jednoduchých jevech do nichž spadá sedimentace (lapáky písku a štěrku), flotace (lapáky tuků a olejů) nebo cezení (česle a síta). Při návrhu a konstrukčním řešení těchto zařízení je nutné brát v úvahu druh, charakter a stav stokové sítě, stupeň technického zabezpečení sítě před vnikem hrubých nečistot, písku a štěrku, dále úroveň provozu stokové sítě z hlediska ochrany stokového systému a poté i řešení následujících stupňů na čistírně odpadních vod. Základní návrhové parametry a konstrukční řešení pro objekty mechanického předčištění odpadních vod jsou uvedeny v ČSN 75 6401 a ČSN 75 6402 (Mlejnská a kol., 2009). Pro odstranění nerozpuštěných látek v odpadní vodě slouží mechanické čištění, nerozpuštěné látky tvoří značnou část znečištění odpadních vod. Toto mechanické čištění je v objektu čistírny vždy jako první fáze čištění, ale někdy se může také použít jako třetí stupeň čištění- tvz. závěrečná filtrace před vypuštěním vyčištěné vody (Pošta a kolektiv, 2005). Blokové schéma ČOV je uvedeno v příloze č.1.

4.1 Lapák štěrku Lapák štěrku je u jednotné kanalizace zpravidla prvním zařízením hrubého předčištění. Jeho funkce není příliš složitá, je zde využito principu sedimentace. Na přítoku je žlab rozšířen do stran a prohlouben, tímto se dosáhne snížení rychlosti proudící vody a dojde k sedimentaci hrubých nerozpuštěných látek sunutých odpadní 19

vodou na dno jímky lapáku štěrku. Ze dna jímky se poté sediment těží. Protože vytěžený sediment je řazen do kategorie nebezpečného odpadu, stále častěji se setkáváme s napojením na pračku štěrku, což je zařízení, které oddělí šterk a další částice o velikosti nad 35 mm od těch menších částic a také od organického materiálu. Organický materiál se vrací zpět do procesu čištění.

4.2 Cezení Procesem cezení jsou zachycovány nerozpuštěné příměsi a látky, rozměrově větší než otvory, kterými protéká cezená voda. Zařízení, které slouží k hrubému a jemnému cezení vody, se často využívá jako první čistící článek v čistírnách odpadních vod. Hlavní a stěžejní funkcí je ochránit zejména čerpadla proti poškození (Hlavínek a kolektiv, 2003). Používaná zařízení pro cezení jsou hrubé a jemné česle, popřípadě poté česlicové koše (Groda,Vítěz; Čištění a čistírny odpadních vod, 2008). Na velkých čistírnách odpadních vod se zařazují hrubé a jemné česle za sebou, na těch menších čistírnách se instalují zpravidla pouze hrubé. Rychlost průtoku odpadní vody ve žlabu, kde jsou česle umístěny by neměla průtočná rychlost klesnout pod limitní hodnotu menší než 0,3 m.s-1 a větší než 0,9 m.s-1. Při nižší rychlosti průtoku dochází k usazování písku a naopak při vyšší rychlosti můžou být proudem vody strhávány již zachycené částice na česlích (Dohányos a kol., 1998). Česle jsou mříž tvořená rámem a pruty (česlicemi), nakloněná po směru toku pod úhlem 30-60 stupňů. Česle bývají nejčastěji kruhovitého nebo obdélníkového tvaru. Voda protéka tvz. průlinami, tj. volným prostorem mezi česlicemi (ČOV, Pošta, 2005). Hrubé česle nesou velikost průlin nad 40 mm, ale také až 100 mm, česle střední, které jsou používány méně často mají průliny 20-40 mm. Hrubé česle slouží ve většině případů k ochraně čerpadel před poškozením většími předměty. Z tohoto důvodu bývají v některé literatuře nazývány jako ochranné. Vzhledem k faktu, že zachyceného materiálu je poměrně málo, bývají obvykle stírány ručně. Jsou-li stírány pravidelně, dochází po odstranění shrabků k zvýšenému průtoku a rychlosti protékání vody,

20

čímž se sníží množství zachyceného materiálu. Tento nedostatek je odstraňován u strojně stíraných česlí (Hlavínek a kolektiv, 2003). Jemné česle mají průliny 3-20 mm.. Vlastní česle bývají nejčastěji umísťovány do betonového nebo nerezového žlabu, přičemž musí být dodržena zásada, že by se v přítokovém žlabu neměly nacházet místa, kde by mohlo docházet k usazování pevných látek, unášených protékajícími odpadními vodami. Česle bývají stírány buď ručně anebo také strojně, strojní stírání se využívá u čistíren odpadních vod, které jsou dimenzovány na větší množství jak 50 000 ekvivalentních obyvatel (Groda,Vítěz ; Čištění a čistírny odpadních vod, 2008).

Obrázek 1. Jemné česle (Ústav technologie vody a prostředí)

21

Provedení česlí bývá z oceli (Hlavínek a kolektiv, 2003). Existují i samočisticí a krokovací česle. Při ručním stírání je výhodný úhel sklonu česlí 30-45 stupňů, při strojním stírání pak 60 stupňů. Vlastní česle stírají shrabováky, které mají zuby a těmi zasahují do průlin a pohybem směrem vzhůru stírají zachycené nečistoty tzv. shrabky. Shrabky jsou tedy produktem cezení. Množství shrabků je zhruba do 8 kg na jednoho obyvatele za rok. Shrabky bývají velice často vodnaté. Obsah vody může být i vyšší jak 80 % a je tedy více než výhodné zbavit se přebytku vody jejich lisováním, a tak jednoduše zmenšit jejich objem a také finální hmotnost, která se na vstupu pohybuje okolo 960 kg.m-3. Slisované shrabky se ještě propláchnou čistou vodou, kterou se stabilizují a docílí se tak snížení organického materiálu.

Na česlích se zachycují různé materiály z různých odvětví, jsou to například hadry, plasty, papír, guma, tampony, zbytky ovoce a zeleniny, větve, listí, tráva, cigaretové filtry, nerozpadlé fekálie a další složky domovního odpadu. Shrabky jsou proto velice hygienicky nebezpečné, mohou obsahovat patogenní mikroorganismy a zárodky lidských a zvířecích parazitů. Některé složky shrabků mohou velice snadno zahnívat, některé však naopak nesnadno (Pošta, 2005). Pro volbu dalšího zpracování shrabků je tedy velmi vhodné znát jejich množství a složení. Shrabky se vyznačují vysokým podílem organických látek, které můžou být jak rostlinného, tak živočišného původu. Některé látky obsažené ve shrabcích se rozloží samovolně a jiné jsou těžko rozložitelné či zcela odolné proti bakteriálnímu rozkladu. Složení a množství shrabků kolísá v závislosti na ročním období a na čase. Shrabky padají do připraveného kontejneru nebo na nějaký transportní pás, ale samotný transport může být zrealizován i šnekovým dopravníkem (Hlavínek a kolektiv, 2003). Zneškodňování shrabků se může realizovat spalováním, stabilizace vápnem na pH okolo 10 zapříčiní smrt patogenních mikroorganismů a zárodky parazitů. Tyto shrabky se ukládájí na skládky pro nebezpečný odpad (Pošta, 2005). V České republice se shrabky nejčastěji skládkují nebo spalují.

22

Obrázek 2.Strojně stírané česle (příručka ČOV)

4.3 Lapáky písku Lapáky písku bývají umísťovány za česle. Principem odstraňování písku je jeho sedimentace, ke které dochází snížením průtočné rychlosti v nádrži. Průtočná rychlost by se měla pohybovat v intervalu 0,15-0,45 m.s-1, aby docházelo k usazování pouze látek bez organických příměsí, jinak by mohlo dojít k zahnívání celé směsi a to je v tomto článku nežádoucí (Mlejnská a kol., 2009). Optimální rychlost, na kterou jsou lapáky písku dimenzovány je 0,3 m.s-1. V usazovacím prostoru jsou zachycovány pouze takové částice, jejichž usazovací rychlost se rovná, nebo je větší než povrchové hydraulické zatížení usazovacího prostoru (Dohányos a kol., 1998). Pro správnou funkci lapáků písku je vhodné znát množství a složení písku. Toto množství a složení kolísá v závislosti na velkém množství faktorů. Mezi ty nejdůležitější patří typ kanalizační soustavy, druh vpustí a způsob udržování stokové sítě, typ odlehčovacích komor, poměr ředění, typ povrchové úpravy a sklon odkanalizovaného území. Nezastupitelnou úlohu hrají klimatické podmínky, vlastnost půdy, konstrukce a stav kanalizačního systému. 23

V neposlední řadě záleží na typu a funkci lapáku písku (Hlavínek a kolektiv, 2003). Z uvedených kritérií vyplývá, že je v podstatě nemožné vytvořit a sestavit rovnici, která by v sobě zahrnovala všechny vlivy tak, aby bylo zřejmé odhadnout množství písku v odpadní vodě. Musíme vzít též v úvahu, že za deště jsou průměrné hodnoty přesahovány 10-30 krát. Složení písku obsahuje v průměru 10 až 20 % sušiny s obsahem okolo 50 % organických látek. Množství písku na obyvatele za rok je přibližně 5-12 litrů. Prostor na písek se navrhuje na hodnotu 50 až 60 litrů na 1000 připojených obyvatel (Dohányos a kol., 1998). Lápaky písku mají svoji důležitou úlohu, bez jejíhož plnění by se v nádržích usazoval písek a zanášel tak nádrž, čímž by zapříčinil snižování jejího účinného objemu. Tento jev by mohl vést až k úplnému zanesení nádrže a objevila by se zde nutnost nádrž odstavit a písek vyklidit, což by bylo z mnoha důvodů nepříjemné. Písek je dále nežádoucí i v kalovém hospodářství. Při samotném návrhu lapáku písku je nutné vycházet z ustanovení ČSN 75 6401. Lapák písku je založen na využití gravitace a rozdílných hustot. Zachycuje těžké částice ve velikosti od 0,1 mm až do 0,2 mm (Pošta, 2005). Jiná literatura uvádí velikost částic od 0,2 do 0,25 mm (Groda,Vítěz; ČOV, 2008). Lápak je navržen, aby odstranil pouze písek, nikoliv organickou suspenzi. Písek je o hustotě 2700 kg.m-3, zatímco organická suspenze má hustotu okolo 1000 kg.m-3. Oddělený písek se musí z lapáku pravidělně odstraňovat. Lapák písku má schopnost oddělovat i plovoucí látky např. tuky. Z důvodu snížení rychlosti proudění začínají lehčí látky vzplývat. Na hladině se poté již dají tyto látky zachytit, a tak je setřený tuk poté odváděn do kalového hospodářství.

24

Obrázek 3.Lapák písku (KUNST)

4.3.1

Typy lapáků písku

1)Horizontální lapáky písku Do této skupiny lze řadit lapáky písku typu komorový a štěrbinový. Komorový lapák písku je podélný usazovací žlab s místem pro akumulaci na zachycení písku. Protože během dne průtok v čistírně odpadní vody kolísá, je zde nutnost návrhu několika paralelních žlabů vedle sebe. Aby byla požadovaná rychlost stálá, můžeme ji u všech typů žlabů doplnit tzv. Parshallovým žlabem, který budeme situovat na společném odtokovém žlabu (Hlavínek a kol., 2003). Tento žlab musí mít parabolický tvar, což je z konstrukčního hlediska dosti nevýhodné. Výhodným řešením jsou náhradní, schodovité profily. Výsledkem je možnost udržet konstantní rychlost a také měřit průtočné množství (Dohányos, 1998). U štěrbinového lapáku písku je žlab obdélníkovitého nebo trojúhelníkovitého průřezu, jehož dno má navržený právě takový sklon, aby bylo zajištěno, že i za toho nejmenšího průtoku neklesne rychlost pod 0,15m.s-1 a naopak za nejvyššího průtoku nepřekročí rychlost 0,4m.s-1. Na dně žlabu jsou příčné nebo podélné štěrbiny, 25

kterými vytěžený písek propadne do šachty kde se těží buď ručně, nebo se čerpá čerpadlem. Horizontální lapáky se již nyní prakticky nepoužívají (Groda,Vítěz; Čištění a čistírny odpadních vod, 2008). Látky, které plovou v horizontálním lapáku písku se někdy mohou dostat na hladinu. Z tohoto místa jsou pak setřeny a odváděny do kalového hospodářství. Písek se může těžit ručně, avšak nejčastější použití je pomocí mamutek, toto zařízení pracuje na principu přiváděného stlačeného vzduchu, vzniká zde směs vody a vzduchu, což má za následek nižší hustotu než samotná voda. Tímto rozdílem hustot je směs uváděna do pohybu a unáší i samotný písek. Podél lapáku pak mamutkové čerpadlo zvedá vodu a písek a je odváděn do pračky písku (ČOV, Pošta, 2005).

2)Vertikální lapák písku Odpadní voda je přiváděna přímo na dno lapáku, a poté odchází a stoupá s rostoucí rychlostí. Tato rychlost nesmí být větší, než je rychlost, kterou má ta nejmenší písková zrníčka. Tyto částice, které se v lapáku zachytí se strojně odklízí. Půdorysy bývají čtvercové a kruhové. Tento typ lapáku nejčastěji objevíme u čistíren do 20 000 EO.

Obrázek 4.Vertikální lapák písku (KUNST)

26

- Vírový lapák písku Tento lapák využívá odstředivé síly a má příčnou cirkulaci, pomocí níž je od sebe možné oddělit látky s různou hustotou. Voda je přiváděna tangenciálně a vytváří vír, ve kterém se písek přesouvá ke středu lapáku, který v tomto místě odklidí mamutkou. Tyto lapáky běžně můžeme vidět na čistírnách pro 10-100 000 EO.

Obrázek 5.Vertikální lapák písku vírový (KUNST)

Obrázek 6. Vírový lapák písku (ÚTVP)

27

-Provzdušňovaný lapák písku Jedná se o žlab, o podélném průtoku, do kterého je ze strany dováděn tlakový vzduch. Je tak vytvářená příčná cirkulace a v sestupné části se tím zvyšuje rychlost, tím písek vypadává z proudu vody ven (Groda,Vítěz; ČOV, 2008). Mezi jejich největší přednost patří zejména nezávislost na výkyvech a kolísání průtoku a předčištění odpadní vody (Hlavínek a kol., 2003).

Obrázek 7. Provzdušňovaný lapák písku (ÚTVP)

4.4 Usazování Usazování patří k nejčastějším a nejrozšířenějším separačním procesům. Tuhé částice se separují působením gravitace. Důležitými faktory je velikost, tvar částic a hustota směsi. Z hlediska vlastního procesu usazování je důležitý i charakter kapaliny (Hlavínek, Mičín a kol., 2003) Když se každá jednotlivá částice v nádrži vzájemně neovlivňuje a padá dolů stejnou rychlostí, říkáme, že nerušeně sedimentuje. Takto sedimentuje například zrnitý kal v suspenzích, které mají nízkou koncentraci. Když je nějaká suspenze více koncentrovaná, tak se částice, které sedimentují navzájem ovlivňují vzájemným spomalováním, mluvíme o tvz. rušeném sedimentování. Každá částice má svoji 28

individuální rychlost. Když se koncentrace dále zvyšuje, začne se tvořit rozhraní mezi kapalnou fází a suspenzí, poté již částice ztrácí individuální charakter, dochází k postupnému zahušťování suspenze ( Groda, Vítěz, ČOV, 2008).

Obrázek 8. Usazovací nádrž (KUNST)

Při samotném procesu zahušťování můžeme rozeznat tři stádia: - Stádium volné sedimentace - Stádium deformace - Stádium komprese 4.4.1

Usazování suspenzí

Tuhé částice mohou být různě disperzní. Všechny částice však nejsou schopny sedimentovat. Je vyvoláván neuspořádaný, chaotický tvz. Brownův pohyb, částečky do sebe naráží a tím se navzájem ovlivňují. Jakmile jsou částice hrubší, vyvolávají vibrace. U částic, které jsou větší než 4µm, se všechny nárazy navzájem vyruší a pohyb ustává. Tímto se u částice více uplatňuje tíha a tím pádem i gravitace. V praxi můžeme separovat usazováním částice, jejichž rychlost je větší než 10-5 m.s-1.

29

Při sedimentaci částic suspenze rozlišujeme: a) Prostá sedimentace Je zde zachováván individuální charakter částic, platí zde zákonitosti pro pohyb izolované částice v klidném prostředí. b) Rušená sedimentace K rušené

sedimentaci

dochází

při

nárůstu

objemové

koncentrace

suspendovaných částic nad 0,5 %. Její rychlost je ovlivněna i viskozitou a hustotou prostředí. Tím se mění se i usazovací rychlost částic. Každá částice si zachovává individualitu, tvar i velikost (Groda, Vítěz, ČOV, 2008). c) Zahušťování suspenze Vzniká po dalším nárůstu koncentrace suspendovaných částic. Zahušťování suspenze je specifikováno vznikem dvou od sebe oddělených prostředí. Jedno prostředí vykazuje téměř zanedbatelný obsah suspendovaných částic a v druhém prostředí je suspenze, která již ztrácí svůj individuální charakter a vytváří pórovitou vrstvu, která svým působením uvádí směs do pohybu a vytlačuje kapalnou fázi. Dochází k zahušťování. Tyto dvě vrstvy se začínají vytvářet při koncentraci suspendovaných látek okolo 0,5-5 kg.m-3, u anorganických kalů při koncentraci cca 50 do 200 kg.m-3 (Hlavínek a kol., 2003). Informace o poměru ve vrstvách kalu nám znázorňuje tzv. zahušťovací křivka. V čistírnách odpadních vod se usazování používá především v usazovacích a dosazovacích nádržích, při gravitačním zahušťování, v lapácích štěrku a písku (Vítěz, 2008). 4.4.2

Usazovací nádrže

Usazovací nádrže jsou zařízení, které nám slouží k separaci suspendovaných látek působením gravitace (Hlavínek a kol., 2003). Používáme je tam, kde potřebujeme 30

oddělit primární organické znečištění. Jsou to ploché nádrže o půdorysu ve tvaru kruhu, do nichž přitéká odpadní voda radiálně protéká usazovacím prostorem k přepadovému žlabu. Velkou výhodou je značně dlouhá přepadová hrana na odtoku. V usazovacích nádržích nám sedimentují nerozpuštěné látky menší než 0,2 mm ještě před nástupem do biologické sekce čištění (Groda, Vítěz, ČOV, 2008). Usazovací nádrže můžeme rozdělovat ze dvou hledisek. První hledisko posuzuje zařazení v technologické lince. Druhým hlediskem je brán tvar a průtok v usazovací nádrži (Dohanyos, 1998). Nádrže tedy rozlišujeme dle zařazení v technologické lince na primární usazovací nádrž. Zde probíhá separace suspendovaných částic z odpadní vody. Druhým sekundárním zařazením rozumíme separaci biologického kalu. V tomto zařazení již mluvíme o tzv. biologickém čištění v dosazovacích nádržích (Hlavínek a kol., 2003).

Z hlediska tvaru a převládajícího typu proudění rozlišujeme usazovací nádrže na: Kruhové s horizontálním průtokem

Obrázek 9. Kruhová usazovací nádrž (KUNST)

31

Obrázek 10. Kruhová usazovací nádrž s horizontálním průtokem -řez (ÚTVP)

Pravoúhlé s horizontálním průtokem

Obrázek 11. Pravoúhlá usazovací nádrž s horizontálním průtokem (ÚTVP)

32

Nádrže s vertikálním průtokem

Obrázek 12. Usazovací nádrž s vertikálním průtokem - řez (ÚTVP)

Šterbinové nádrže – s nimi se můžeme dnes setkat jen zcela vyjímečně. Mezi technické vybavení usazovacích nádrží patří vtokový objekt. Tento objekt usměrňuje vtok, tak aby zamezil narušování laminárního proudění v usazovacím prostoru. Odtokový žlab je umístěný buď na obvodu nádrže (u kruhových), nebo na konci nádrže (u pravoúhlých). Dalším vybavením je zařízení na stírání kalu. Toto zařízení se nazývá shrabovák, který může být mostový nebo řetězový.

33

5

ČISTÍRNA ODPADNÍCH VOD ŽIDLOCHOVICE

5.1 Obecná část Židlochovice se nachází na soutoku řeky Svratky a Litavy přibližně 16 km od Brna jižním směrem. Toto město spadá do okresu Brno-venkov. Zástavba se rozkládá podél obou břehů řeky Svratky, která rozděluje město na dvě poloviny. V současné době zde žije asi 3500 obyvatel. Město je celkově bez produkce průmyslových odpadních vod. Ve městě je zastopena drobná průmyslová výroba, ale odpadní vody, které produkují tito producenti spadají svoji kvalitou ke komunálním odpadním vodám. V Židlochovicích byla vybudována jen děšťová kanalizace. Z tohoto důvodu se přikročilo k dobudování kanalizačního systému, který by odváděl veškeré komunální odpadní vody na čistírnu odpadních vod. Čistírna je situována na pravém břehu Svratky.

5.2 Základní údaje Čistírna odpadních vod v Židlochovicích je umístěna do násypu. Je to z důvodu vyhlášení tohoto území za záplavovou oblast. Tato čistírna je určena pro čištění odpadních vod dešťových a splaškových komunálního charakteru. Je vybudována jako mechanicko – biologická čistírna odpadních vod s technologií čištění dlouhodobou aktivací s aerobní stabilizací kalu v oběhové nádrži. Mechanická část je tvořená jemnými česlemi, lapákem písku a dešťovou zdrží. Produktem čistícího procesu na mechanické části jsou shrabky na jemných česlích a písek zachycený v lapáku písku. Tato čistírna je napojena na jednotnou stokovou kanalizaci. Do provozu byla uvedena v únoru roku 1999 na projektovanou kapacitu 6990 EO. Současné zatížení čistírny je však okolo 5250 EO.

5.3 Základní parametry ČOV 5.3.1

Projektované parametry

Při zpracovávání návrhu ČOV Židlochovice bylo uvažováno s postupným zatěžováním ČOV odpadními vodami dle výstavby kanalizace a nárůstu počtu obyvatel. Množství přitékajících odpadních vod proto bylo rozděleno do tří etap. 34

I. etapa : V rámci této etapy měla být na čistírnu odpadních vod připojena většina obyvatel nejen z města Židlochovic, ale i ze sousední obce Vojkovic. V Židlochovicích bylo počítáno s 3009 obyvateli a ve Vojkovicích s 680 obyvateli. II. etapa : V rámci druhé etapy měli být na ČOV připojeni všichni obyvatelé výše zmiňovaných dvou obcí. V Židlochovicích se jednalo o 3500 obyvatel a ve Vojkovicích o 970 obyvatel. Výhled : Zde se uvažuje s nárůstem počtu obyvatel, jak ve městě Židlochovice, tak i v obci Vojkovice. Za Židlochovice 4200 obyvatel a za Vojkovice 1050 obyvatel.

5.4 Technický popis zařízení mechanické části

Obrázek 13.Grafické schema hrubého předčištění Židlochovice (foto autor)

5.4.1

Vstupní čerpací stance

Odpadní voda, která je přiváděna do ČOV Židlochovice ústí do čerpací stanice na vstupu ČOV. Tato čerpací stanice má obdélníkový půdorysný tvar. Je vyrobena z monolitického železobetonu. Vnější rozměry této jímky jsou na šířku 3,6 metru a délku 7,1 metru s výškou 8,25 metru. Uvnitř čerpací stanice před přítokem 35

je předsazená rozrážecí stěna proměnlivé tloušťky. Tato stěna má tvar písmene L. Mimo

hlavní

stoku jsou

do

čerpací

stanice

zaústěny ještě

dvě

potrubí.

První potrubí je kanalizace z areálu ČOV a druhé potrubí je vnitřní kanalizace z provozní budovy a česlovny. Ve stropní konstrukci jsou montážní otvory pro každé čerpadlo, které je umístěno v čerpací stanici. Kromě montážních otvorů je ve stropě též vstupní otvor, který je stejně jako montážní otvory kryt poklopem. Vstup do čerpací stanice je po ocelovém žebříku v délce 7,6 metru, který je ještě krytý ochranným ocelovým košem. V čerpací jímce jsou celkově osazena tři čerpadla o menším výkonu pro čerpání splaškových vod a dvě čerpadla o větším výkonu pro čerpání vod dešťových. Výtlaky z těchto čerpadel jsou zaústěny do žlabu před jemnými česlemi. Provoz vstupní čerpací stanice je automatický. 5.4.2

Jemné česle a provozní budova

Jemné česle slouží pro zachycování shrabků, jejichž odpad je skluzem usměrněn do ručních koleček. Ty jsou umístěny v česlovně, která tvoří součást provozní budovy. Provozní budova je z cihel, má jedno podlaží a sedlovou střechu. Dispozičně je provozní budova rozdělena na dvě části, na česlovnu a provozní část. Z venkovního prostoru je vstup do česlovny umožněn dvoukřídlími dveřmi. Česlovna je s čerpací jímkou spojena potrubím a odtokovým žlabem s lapákem písku. Budova má železobetonové základy. Uvnitř česlovny je železobetonový žlab, do nějž ústí výtlaky čerpadel. Tento žlab se rozděluje na možnost obtokování strojních česlí a poté se opět spojuje. Žlab má šířku 40 cm a tloušťku 20 cm. V přímém hlavním žlabu jsou strojně stírané česle o velikosti průlin 5 mm. Do obtokového ramene jsou přidány ručně stírané česle. Dále jsou ještě napojená stavítka pro ruční ovládání. Jelikož je horní hrana žlabů vyvýšena na 1,2 metru nad podlahou česlovny, je vstup umožněn po žebříku a po roštech, po kterých je možné chodit. Okolo roštů je zábradlí.

36

Obrázek 14. Jemné česle (foto autor)

Obrázek 15. Shrabky (foto autor)

37

5.4.3

Lapák písku a rozdělovací objekty

Na ČOV Židlochovice je umístěn vírový lapák písku, který nese označení LPO 3000. Slouží k odstranění písku a minerálních částic z přitékající odpadní vody. Z hlediska technologického je zařazen za jemné česle. Česlovna a lapák písku je navzájem propojen spojovacím žlabem šířky 40 cm. Jedná se o betonový objekt o půdorysném tvaru kruhu s vnitřním poloměrem 1,5 metru s převažujícím vertikálním rozměrem. Horní hrana vírového lapáku písku je osazena 0,81 metru nad terénem. Součástí lapáku písku je nátokový, obtokový a odtokový žlab a dále také jímka na vytěžený písek. V nátokovém a odtokovém žlabu jsou osazena hradítka typu HRT. V odtokovém žlabu je umístěn měrný Venturiho žlab. Lapák písku je opatřen provzdušňovacím potrubím, mamutkou a manipulační lávkou. Zdrojem vzduchu je kompresor PKS 50, který je situován v dmýchárně. V přívodných potrubích se rozdělování vzduchu děje pomocí dvojice klapek s elektropohonem. Písek , který sedimentuje v lapáku písku je odčerpáván pomocí mamutky do jímky vytěženého písku, kde dochází k následnému odvodnění. Jímka na písek obdélníkového půdorysného tvaru je odvodněna do kanalizace areálu ČOV. Jímka má objem 1,06 m3 a účinná plocha je 4,89 m2. Z lapáku písku vede betonový odtokový žlab v šířce 40 cm do otevřeného rozdělovacího objektu s označením RO 1, kde se rozdělují odpadní vody směrem k aktivacím a do děšťové zdrže. Na rozdělovací objekt navazují žlaby šířky 30 cm k aktivaci a k dešťové zdrži. Maximální přítok do rozdělovacího objektu je 63 litrů za sekundu. Oddělení dešťových vod zajišťuje stavítko typu SST s elektropohonem, které je v automatickém režimu řízeno v závislosti na sepnutí dešťových čerpadel ve vstupní čerpací stanici. Ještě je zde další rozdělovací objekt, který nese označení RO 2, ten je situován na větvi žlabu vedoucího k aktivacím. Tento rozdělovací objekt zajišťuje rozdělení přítoku odpadních vod do dvou žlabů, které ústí do biologické linky. Opět jsou zde použita hradítka typu HRT.

38

Obrázek 16. Vírový lapák písku (foto autor)

Obrázek 17.Detailní pohled na vírový lapák písku (foto autor)

Obrázek 18. Jímka na vytěžený písek (foto autor)

39

5.4.4

Dešťová zdrž

Dešťová zdrž je speciální objekt, který řadíme do mechanické části čistírny odpadních vod. Slouží k zadržení deště, když vydatně prší. Dešťová zdrž zvládne přibližně 32 minut deště, pokud již dále objem nádrže dešťové zdrže nestačí k zachycení přítoku, je ováděn přepadem s nornou stěnou do obtokového potrubí ČOV. Akumulační objem této nádrže je 64 m3. Děšťová zdrž je obdélníkovitého půdorysného tvaru o vnějších rozměrech 9,5 metru a 5,6 metru. Vlastní zdrž je rozdělena do dvou sekcí. První sekci tvoří jímka o rozměru 2,1 metru na 5,0 metru, do které je zaústěn nátokový žlab a od druhé sekce dešťové zdrže je oddělena dělící stěnou, která je o síle 30 cm a má přepadovou hranu. Tato sekce je nejhlubší a její funkce je předčišťovací - slouží k usazování sedimentujících látek v přívalových vodách. Druhá sekce je rozměrově větší, avšak je méně hluboká. Její rozměr je 5,7 metru na 5 metrů. Tato sekce je provzdušňována aerátorem a je též míchána čerpadlem. Dále je zde situován přepad s nornou stěnou. Kanálové šoupátko DN 300 od sebe rozděluje dvě sekce. Plnění a vyprazdňování dešťové nádrže je vedeno v automatickém režimu a je též řízeno v závislosti na chodu dešťových čerpadel ve vstupní čerpací stanici.

Obrázek 19. Dešťová zdrž (foto autor)

40

6

DISKUSE Společnost by měla klást především důraz na prevenci a omezování vzniku

znečištění a odpadních vod. Úsporná opatření pro nižší spotřebu vody jsou jeden z klíčů k úspěchu. Menší objem odpadních vod znamená v konečném důsledku menší objemy nádrží, nižší nároky na čerpání, provzdušňování a míchání. Menší přítok odpadních vod znamená menší hydraulické zatížení nádrží, a tedy delší dobu zdržení, což potom má za následek efektivnější čištění. Nadměrně zředěné odpadní vody jdou hůře čistit. Na technologické lince čistírny odpadních vod bereme v úvahu kvalitu odpadních vod na odtoku. Každá čistírna je samostatnou stavbou, takže musí brát v úvahu specifika dané lokality, kanalizační stupeň a další předpoklady. Úkolem primárního čištění je odstranění nerozpuštěných látek, bude tím tak chráněna další technologie a stupně čištění na čistírně odpadních vod. Lapák štěrku a česle jakožto první vstupní technologie mohou být zaměněny v pořadí, vychází to z projektové dokumentace, na nichž byly kladeny specifika dané oblasti. Někdy je nutná záměna např. s ohledem na prostorové možnosti. V dnešní době je doporučeno používat strojně stírané česle, běžnou součástí by měl být i lis na shrabky (odpadní produkt z česlí) s propíráním, doporučení je z hlediska snížení organického podílu ve vzniklém odpadu. Doporučení na velikost průlin česlí je v rozmezí 1,0 – 5,0 mm. U lapáků písku jsem narazila na rozpor v literatuře. Některé publikace uvádí různé hodnoty pro velikost sbíraných částic. Shoda však byla nalezena na velikosti lapaných částic okolo 0,2 (0,25) mm s měrnou hmotností 1600 kg.m-3 a vyšší. Písek by měl být odstraňován vždy odděleně, a to i v případě kdy je v technologické lince zařazen další sedimentační stupeň (usazovací nádrž). Hlavním důvodem je skutečnost, že by byl poté písek vnášen do kalového stupně čistírny odpadních vod, kde by z důvodu vysoké měrné hmotnosti sedimentoval a snižoval tak účinný objem nádrží a mohl tak poté mít i další negativní vliv na parametry kalové směsi (např. míchatelnost, poškozování aeračních elementů apod.). Vytěžený písek je možno dále využít. Musí být proprán tlakovou vodou, musí splňovat nízký obsah organického materiálu. Poté je zde možnost ho použít např. ve stavebnictví. Za lapákem písku je velice vhodné navrhovat lapáky tuku, především tam kde je odpadní voda např. z potravinářského průmyslu. Z ekonomického hlediska je ovšem výhodnější vždy tuky odstraňovat v místě vzniku, 41

nikoli až na čistírně odpadních vod. Menší množství tuku je odstraňováno spolu s plovoucími nečistotami v usazovací nádrži. Při návrhu čistírny odpadních vod je zapotřebí vždy brát v úvahu danou lokalitu, pro kterou má být čistírna odpadních vod situována. Vlastní produkce odpadních vod je nerovnoměrná a látkové zatížení rovněž kolísá. Velice ideálním řešením při některých situacích může být začlenění odpadních vod do koloběhu prvovýroby tam, kde to složením odpadní vody umožňují. To do budoucna bude stále více složité ruku v ruce se stále zpřísňujícími limity. Ostatní vody bude nutné zpracovat na čistírně odpadních vod nebo v místě jejich vzniku, což se jeví jako ideální řešení. Čistírna

odpadních

vod

Židlochovice

jako

konkrétní

subjekt

popisu

mechanického stupně je na vysoké úrovni - co se technologií a čistírenských procesů týče. Pravidelně kontrolují a servisují svoje zařízení a mimo jiné se snaží také inovovat. Pečlivě vedou provozní deník, kde zapisují nové údálosti, nezvyklé situace a v neposlední řadě též aktuální počasí. Na jednotlivých stupních mechanického čištění vznikají různé výstupní produkty. U jemných česlí to jsou shrabky, které samokluzem padají do připravených koleček. Po naplnění těchto koleček obsluha odveze shrabky na skládku shrabků, která je situována za uskladňovacími nádržemi. Z této skládky jsou poté shrabky odváženy na řízenou skládku. V případě provozu ručně stíraných česlí jsou shrabky ručně hrably shrabovány do děrovaného žlabu odkud jsou opět nakládány do koleček a odvezeny na skládku shrabků na ČOV. U lapáku písku nám zůstává otázka likvidace vytěženého písku. Z odvodňovací jímky je písek ukládán do koleček a odvážen na skládku vytěženého písku, která je umístěna vedle skládky na shrabky v areálu ČOV. Z této skládky je písek odvážen na skládku řízenou. Při přívalových vodách jsou na čistírnu přiváděny vody značně zředěné v maximálním množství dle hydraulické kapacity čerpadel. Při přítoku většího množství vody je uvedeno v činnost čerpadlo dešťových vod. Toto čerpadlo čerpá přívalové vody do dešťové zdrže. Při dalším zvýšeném přítoku přívalové vody přepadají dál a odtékají do recipientu do řeky Svratky. Celá technologie je velice moderně pojata. Obsluha má k dispozici všechny údaje o funkci zařízení přímo na monitoru počítače, takže když dojde k nějaké nestandardní situaci, či dokonce k závadě, jsou připraveni ihned jednat.

42

7

ZÁVĚR Právní úprava odpadních vod na území České Republiky je soustředěna

do zákona o vodách, který nahradil v roce 2002 předchozí právní úpravu z roku 1973. Tato změna byla vyžadována především z důvodu vstupu ČR do EU a s tím spojenými závazky v oblasti ochrany vod. Ve stejné době vznikla také nová úprava vodovodů a kanalizací, která se vztahuje ovšem pouze na ty odpadní vody, které jsou sváděny do kanalizace v tomto zákoně stanoveném. Dále je velmi důležitá Směrnice 2000/60/ES. Jejím úkolem je stanovení rámce pro ochranu vod. Tímto směrem by se měla Česká republika ubírat. Považuji za velmi důležité chránit vodní zdroje. Účinné snižování znečištění podzemních vod, by následně vedlo ke kvalitativnímu zlepšení životního prostředí. Též prostřednictvím specifických opatření pro cílené snižování emisí a úniků prioritních a nebezpečných látek bude možné dosahovat lepších výsledků. Jakost povrchových vod ovlivňují především bodové zdroje znečištění, a tak je zapotřebí k tomu přistupovat. Považuji za nezbytně nutné řídit se kombinovaným přístupem, tak aby byly vytvářeny mechanismy, sloužící ke kontrole znečištění a předcházení poškození životního prostředí. Každý člověk by se měl chovat hospodárně. Odpadní voda vypouštěná do recipientu způsobuje nejen estetické problémy, ale především vnáší do vodních toků organické látky, toxiny, patogenní mikroorganismy a další látky, které negativně zatěžují vodní ekosystém. Od roku 2003 pokračuje trend snižování vypouštěného znečištění. K velice významnému snížení vypouštěného znečištění došlo v důsledku provozu nových a rekonstruovaných čistíren odpadních vod, intenzifikací starších čistíren odpadních vod a napojením části některých kanalizací na čistírny odpadních vod. Z mého pohledu paradoxním je pozitivní účinek zdražování pitné vody (zdražování dosáhlo od roku 1989 do roku 2010 několikasetnásobný vzrůst). Za poslední desítky let se s vodou začalo mnohem více šetřit. Množství odebírané vody spotřebiteli kleslo od roku 1990 o 73 litrů na osobu a den. Snižování spotřeby vody má pozitivní účinek na efektivitu čištění odpadních vod. Zhodnocení vlastního procesu mechanického čištění odpadních vod nám podává přehled o funkci tohoto čištění v obecné rovině. Voda přicházející na čistírnu 43

z kanalizace obsahuje kromě vysokého organického znečištění velké množství nerozpuštěných látek. Tyto látky jsou odstraňovány v tzv. mechanickém stupni. Nejhrubší částice se zachycují v lapáku štěrku, který bývá prvním prvkem na čistírně. Pak voda prochází přes česle, kde se zachycují větší neusaditelné nečistoty. Za česlemi bývá vyrovnávací nádrž, která má za úkol vyrovnávat nerovnoměrnosti v přítoku odpadní vody. Dalším prvkem mechanického čištění je lapák písku. Zde se usazují jemnější částice. Nejjemnější částice se pak z vody odstraní v usazovací nádrži sedimentací. Následuje lapák tuků, kde jsou zachycovány látky lehčí než voda (tuky, oleje a pod). Tím je voda zbavena největšího podílu mechanických nečistot. Mechanická část čistírny odpaních vod Židlochovice se sestává ze vstupní čerpací stanice, která je přidružena k provozní budově s česlovnou. Provoz vstupní čerpací stanice je plně automatizovaný. Druhou část mechanického předčištění tvoří strojně stírané jemné česle, které je v případě potřeby možné obtokovat na česle ručně stírané. Další nedílnou součástí je vírový lapák písku, který je technologicky zařazen za jemnými česlemi. Součástí lapáku písku je nátokový, obtokový a odtokový žlab, dále také jímka na vytěžený písek, která byla inovována poprvé na této čistírně odpadních vod. Je to poměrně konstrukčně jednoduchý objekt s roštovým děrováním pro oddělení vytěženého písku a zbytkové vody z lapáku písku. Poslední částí mechanického stupně čistírny je dešťová zdrž. Slouží k zadržení dešťového přítoku. Pokud nestačí objem dešťové zdrže k zachycení přítoku, je tento přítok odváděn přepadem s nornou stěnou do obtokového potrubí ČOV. Plnění a prázdnění dešťové zdrže je v automatickém režimu řízeno v závislosti na chodu dešťových čerpadel na vstupu čerpací stanice. Co se týče vlastního hodnocení čistírny odpadních vod Židlochovice, tak na mne udělala velice dobrý dojem jak kvalitou čištění, tak svým moderním vybavením a inovacemi se schopností splňovat požadavky příštích let.

44

8

SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY

1. DOHANYOS M., ZÁBRANSKÁ J., JENÍČEK P., FIALKA P., KAJAN M.: Anaerobní čistírenské technologie. NOEL 2000 s.r.o.,Brno, ISBN 80-86020-19-3 2. DOHANYOS M., KOLLER J., STRNADOVÁ N.: Čištění odpadních vod, VŠCHT Praha, 1998. ISBN 80-7080-316-9 3. HLAVÍNEK P., MIČÍN J., PRAX P., Stokování a čištění odpadních vod, VUT v Brně, 2003. ISBN 80-214-2535-0 4. MILERSKI R., MIČÍN J., VESELÝ J.:Vodohospodářské stavby, VUT v Brně, 2005. ISBN 80-214-2896-1 5. MLEJNSKÁ A KOL., Extenzivní způsoby čištění odpadních vod, Výzkumný ústav vodohospodářsky T.G Masaryka, Praha, 2009. ISBN 978-80-85900-92-7 6. VÍTĚZ, T., GRODA, B. a kol.: Čištění odpadních vod jako nástroj k ochraně životního prostředí v zemědělské praxi a na venkově,MZLU v Brně, 2007. 7. VÍTĚZ, T., GRODA, B.: Čištění a čistírny odpadních vod, MZLU v Brně, 2008. ISBN 978-80-7375-180-7 8. POŠTA, J. a kol.: Čistírny odpadních vod, ČZU v Praze, 2005. ISBN 978-2131366-8 9. ČR, Zákon č.254/2001 Sb.o vodách a o změně některých zákunů, In Sbírka zákonů, 98, str. 5617-5667 10.

ČR,Zákon č.274/2001 Sb.o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu a

změně některých zákonů, In Sbírka zákonů, 104, s.6461-6483 11.

ČR,Zákon č.185/2001 o odpadech a o změně některých dalších zákonů. In

Sbírka zákonů, 71, str. 4074-4113. 12.

Vyhláška 293/2002 Sb. Ministerstva životního prostředío poplatcích za

vypouštění odpadních vod do vod povrchových ve znění vyhlášky č.110/2005 Sb., [online] 2002. Dostupný z <> 45

13.

Vyhláška 428/2001 Ministerstva zemědělství, kterou se provádí zákon č.

274/2001 Sb., o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu a o změně některých zákonů (zákon o vodovodech a kanalizacích), [online] 2001. Dostupný z <> 14.

Nařízení č.61/2003 Sb. – upraveno Nařízením vlády ČR 229/2007 Sb. o

ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění povrchových vod a odpadních vod, náležitostech povolení k vypouštění odpadních vod do vod povrchových a do kanalizací a o citlivých oblastech, [online] 2003. Dostupný z <> 15.

Kunst typizovaná výroba, [online] [cit. 2010-04-10] Dostupný z

<> 16.

Provzdušňovaný lapák písku, [online] [cit. 2010-03-10] Dostupný z

<> 17.

Usazovací nádrž kruhová, [online] [cit. 2010-03-20] Dostupný z

<> 18.

Ústav technologie vody a prostředí, [online] [cit. 2010-03-16] Dostupný z

<<web.vscht.cz/.../Uspořádání%20technologické%20linky%20ČOV.pdf>> 19.

JELÍNEK JIŘÍ : Provozní řád ČOV Židlochovice, Vodárenská akciová

společnost, Brno, 2009.

46

9

SEZNAM OBRÁZKŮ

Obrázek 1. Jemné česle (Ústav technologie vody a prostředí) ................................................... 21 Obrázek 2.Strojně stírané česle (příručka ČOV).......................................................................... 23 Obrázek 3.Lapák písku (KUNST) .................................................................................................. 25 Obrázek 4.Vertikální lapák písku (KUNST) .................................................................................. 26 Obrázek 5.Vertikální lapák písku vírový (KUNST)........................................................................ 27 Obrázek 6. Vírový lapák písku (ÚTVP) ......................................................................................... 27 Obrázek 7. Provzdušňovaný lapák písku (ÚTVP)......................................................................... 28 Obrázek 8. Usazovací nádrž (KUNST) .......................................................................................... 29 Obrázek 9. Kruhová usazovací nádrž (KUNST) ............................................................................ 31 Obrázek 10. Kruhová usazovací nádrž s horizontálním průtokem -řez (ÚTVP) .......................... 32 Obrázek 11. Pravoúhlá usazovací nádrž s horizontálním průtokem (ÚTVP)............................... 32 Obrázek 12. Usazovací nádrž s vertikálním průtokem - řez (ÚTVP)............................................ 33 Obrázek 13.Grafické schema hrubého předčištění Židlochovice (foto autor)............................ 35 Obrázek 14. Jemné česle (foto autor)......................................................................................... 37 Obrázek 15. Shrabky (foto autor)................................................................................................ 37 Obrázek 16. Vírový lapák písku (foto autor) ............................................................................... 39 Obrázek 17.Detailní pohled na vírový lapák písku (foto autor) .................................................. 39 Obrázek 18. Jímka na vytěžený písek (foto autor)...................................................................... 39 Obrázek 19. Dešťová zdrž (foto autor)........................................................................................ 40

47

PŘÍLOHY

48

Příloha č.1 Schéma čistírny odpadních vod, Autor: Vítěz,Groda – ČOV, 2008

49