MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
BRNO 2013
RENATA HORÁKOVÁ
Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky
Problematika sedimentace částic v čistírně odpadních vod Bakalářská práce
Vedoucí práce: Ing. Petr Trávníček, Ph.D.
Vypracovala: Renata Horáková
Brno 2013
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma „ Problematika sedimentace částic v čistírně 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 práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. Brno, dne …………………………….. Podpis studenta………………………..
PODĚKOVÁNÍ Chtěla bych touto cestou poděkovat vedoucímu bakalářské práce ing. Petru Trávníčkovi, Ph.D. za cenné připomínky a rady při zpracování této práce. Dále chci poděkovat své rodině za podporu při studiu na vysoké škole.
ABSTRAKT Tato bakalářská práce začíná krátkým všeobecným popisem čistíren odpadních vod, jejich částí a k čemu která slouží. Dále je zde vysvětlována teorie o sedimentování částic v odpadní vodě, suspenzích, laminárním a turbulentním proudění. Další část pojednává o nakládání s pískem z lapáku písku, jeho legislativní zařazení, jsou zde popisovány druhy lapáků písku a jejich princip. V kapitole o metodách je zpracován plán odběru vzorků písku, metody rozborů vzorků a přiřazené výpočty. Poté následuje popis jednotlivých čistíren, na kterých se odebíraly vzorky písku během jednoho roku. Jednotlivé tabulky ukazují výsledky rozborů vzorků, jsou zde zpracovány i ve formě grafů. Na závěr je porovnávána účinnost jednotlivých lapáků písku a vyhodnoceny všechny čistírny.
Klíčová slova : rušená sedimentace, usazovací rychlost, lapák písku, písek, plán odběru, účinnost, Katalog odpadů, hydrosměs
ABSTRACT This thesis begins with a short general description of sewage disposal plant, its parts and what they serve to. Next, sediment elements theory in waste water, suspension, laminar and turbulent flow is described there. Following part deals with loading sand from sand bullpen, its legaslitive subsumption and different kinds of sand bullpen and its principle are described there. In the chapter of methods a plan of sand consumption, methods of samples analysis and and assigned calculations are executed there. Next, there is a description of individual sewage disposal plants where the samples during one year were taken. Individual charts show the results of sample´s analysis which are processed even in graphs. In conclusion the effect of individual bullpens is compared and all sewage disposal plants are evaluated.
Keywords : disturbed sedimentation, sedimentation rate, sand bullpen, sand, sampling Plan, effectiveness, waste Cataloque, liquid water mixtures
OBSAH: 1 ÚVOD ……………………………………………………………….... 10 2 CÍL PRÁCE …………………………………………………………… 12 3 MATERIÁL ………………………………………………………….. 13 3.1 Teorie sedimentace částic v čistírnách odpadních vod ………….. 13 3.1.1 Typy suspenzí …………………………………………………………….….. 13 3.1.2 Druhy sedimentace ……………………………………………………...…… 13 3.1.3 Zákonitosti gravitační separace částic …………………………………...…. 14 3.1.4 Usazování částic v kapalině …………………………………………………. 14 3.1.5 Usazování částic v proudící kapalině .……………………………………….. 14 3.1.6 Vliv turbulence ……………………………………………………………….15
3.2 Písek z lapáku písku ………………………………………………………..…15 3.2.1 Základní pojmy zákona o odpadech č. 185/2001 Sb. …………………………15 3.2.2 Další základní pojmy ……………………………………………………...…..16 3.2.3 Zařazování odpadu podle kategorií ……………………………………..…….16
3.3 Druhy lapáků písku a jejich principy ………………………………….….17 3.3.1 Lapáky písku s horizontálním průtokem …………………………………...…18 3.3.2 Lapák písku s vertikálním průtokem …………………………………………20 3.3.3 Lapáky s příčnou cirkulací ……………………………………………………21 3.3.3.1 vírový lapák písku ………………………………………………….…...…21 3.3.3.2 provzdušňovaný lapák písku ……………………………….…….……….21 3.3.4 pračka písku ………………………………………………………….……….23
4 METODY ……………………………………………………………..………….24 4.1 Metoda odběrů a rozborů vzorků písku …………………………..……....24 4.1.1 Plán odběru vzorků …………………………………………...……………....24 4.1.2 Stanovení sušiny vzorků …………………………………………...…………25 4.1.3 Stanovení ztráty žíháním ………………………………………...……...……25
4.2 Čistírny odpadních vod ……………………………………………....……..26 4.2.1 Čistírna odpadních vod Ivančice …………………...……………….………. 26 4.2.1.1 Hrubé předčištění ……………………………………………...…………26 4.2.1.2 Lapáky písku ………………………………………………...……………27
4.2.1.3 Odběry vzorků písku ………………………………………….……..…….27 4.2.2 Čistírna odpadních vod Tetčice ………………………………...……..……..29 4.2.3 Čistírna odpadních vod Židlochovice ……………………...……….………..31
5 VÝSLEDKY A DISKUSE…………………..……………………...…………33 5.1 Rozbory písku .................................................................................................. 33 5.1.1 ČOV Ivančice ……………………….…………………...……….………….33 5.1.2 ČOV Tetčice ………………………….……………………...………………36 5.1.3 ČOV Židlochovice …………………………..……………………………….39
5.2 Vyhodnocení výsledků……………………………….……………………42 5.2.1 ČOV Ivančice ………………………………………………………………..42 5.2.2 ČOV Tetčice …………………………………………………………...…….42 5.2.3 ČOV Židlochovice …………………………………………..……………….42
6 ZÁVĚR …….………………………………………………………………………44 7 PŘEHLED POUŽITÉ LITERATURY A ZDROJŮ ………………………45 SEZNAM GRAFŮ ………………………………………………………..…….46 SEZNAM OBRÁZKŮ …………..…………………………………….……….46 SEZNAM TABULEK ………………………………………….…..…………..47 SEZNAM ROVNIC ……………………………………………..……………. 47
1 ÚVOD Voda je jedna z nejcennějších surovin, vodu potřebuje člověk ke svému životu, bez vody by nebyl na této planetě život. Člověk ji potřebuje nejen jako součást potravy a k hygienickým účelům, ale i k různým činnostem, zejména výrobním. Je také nedílnou součástí životního prostředí a podmiňujícím faktorem všech životních forem. Zdroji pitné vody jsou vody podzemní a povrchové, v ČR většinou vody povrchové, neboť vod podzemních je nedostatek. Voda po použití lidmi a z výroby má změněnou jakost (složení, teplota), je to tedy voda odpadní. Odpadní vody jsou zpravidla vypouštěny do vod povrchových
.
Ochrana životního prostředí a přírodních vod vyžaduje jak opatření zabraňující plošnému znečišťování přírodních vod (vyplavování z půdy – erozi), tak také a především zneškodňování bodových zdrojů znečištění, které spočívá v čištění odpadních vod na přijatelnou míru. Čištění odpadních vod je proces zlepšování kvality odpadní vody. Intenzivně probíhá na čistírnách odpadních vod, v přírodě je proces samočištění samovolný, ale mnohem pomalejší
.
S čistírnami odpadních vod se setkáváme v blízkosti různých provozů, kde slouží k čištění průmyslových vod, odpadních vod ze zemědělství a dále u měst a obcí, kde čistí vody komunální i průmyslové. Čistírny mohou být různých typů, rozdělují se hlavně podle velikosti (zatížení) a typem procesu čištění. Nejčastějším typem v ČR je mechanicko biologická čistírna odpadních vod. Vypouštěná vyčištěná odpadní voda do recipientu musí odpovídat povoleným ukazatelům, které nařizuje vyhláška č. 123/2012 o poplatcích za vypouštění odpadních vod do vod povrchových. Povolení vydává Vodoprávní úřad. Dobrá kvalita povrchových vod je snahou všech vodohospodář Odpadní voda je na čistírny přiváděna kanalizační sítí. Pokud není ČOV na nejnižším místě, je často na trase stokové sítě umístěno několik přečerpávacích stanic. Čistírna začíná mechanickou částí, kde přitékající voda přechází přes lapák štěrku ( u větších ČOV), hrubé a jemné česle, na kterých zůstávají plovoucí nečistoty a následně v lapáku písku se odstraní anorganický podíl. Další mechanickou částí může být usazovací nádrž, kde u dna sedimentuje primární (surový) kal, který je odčerpáván kalovým čerpadlem do uskladňovací nádrže k anaerobní stabilizaci. Na povrchu hladiny jsou lehčí nečistoty a usazeniny, které se shrnují po hladině do jímky. Usazovací nádrže nemusí být na každé ČOV, budují se většinou na větších čistírnách. Mechanicky vyčištěná voda přechází do biologické části, jejímž principem je využití aerobních 10
bakterií, které ve svém metabolismu odbourají až 99 % organického znečištění vody. Zde probíhá několik procesů čištění. Nejprve aerobní respirace, kdy se odbourávají uhlíkaté organické látky za vzniku CO2 a vody, dalším procesem je amonifikace, při které dojde k odbourání dusíkatých organických látek na amonný iont. Dále při nitrifikaci se amonné ionty přemění přes dusitany na dusičnany a následná denitrifikace (je to již bez přítomnosti kyslíku) přemění dusičnany zpět na oxid dusný a plynný dusík, který odejde do atmosféry. Tohoto přechodu z oxického do anoxického prostředí se dosahuje v aktivačních oběhových nádržích většinou oválného tvaru, kde část nádrže je provzdušňována a další ne. Je to automaticky řízený cyklus napojený na zabudované kyslíkové sondy a podle obsahu kyslíku ve směsi je řízen. Po aktivačních nádržích následují dosazovací nádrže, kde se usazuje sekundární kal a vyčištěná voda z nich odtéká přes měřící jednotky do recipientu. Vyčištěná odpadní voda je vrácena zpět do přírodního cyklu a stává se znovu součástí řek a moří, aniž by narušila přirozenou rovnováhu životního prostředí
.
IR - interní recirkulace kalu, KV - kalová voda, LP - lapák písku, PK - přebytečný kal, RO - rozdělovací objekt. Obr. 1 Technologické schéma ČOV s aktivačním procesem na bázi D-N konfigurace (kontinuální způsob čištění) .
11
2 CÍL PRÁCE V této bakalářské práci jsou porovnávány tři čistírny odpadních vod a jejich mechanická část čištění – lapáky písku, jejich účinnost. Práce je rozdělena na teoretickou a praktickou část. Každá čistírna má odlišný typ lapáku písku. Na čistírnách byly během jednoho roku odebírány vzorky písku z lapáků písku a rozborovány. Cílem práce je získat přehled o jejich účinnosti a podchycené poznatky porovnat mezi sebou. Na závěr bude z dosažených výsledků vyhodnocen lapák s nejvyšší účinností.
12
3 MATERIÁL 3.1 Teorie sedimentace částic v čistírnách odpadních vod 3.1.1 Typy suspenzí V technologii vody se rozlišují tyto typy suspenzí: a) suspenze zrnité, u nichž jednotlivé částice nemění během sedimentace svoji velikost a tvar. K nim patří pískové suspenze, vápenato- hořečnaté suspenze po chemickém odkyselování a změkčování vody, primární kal městské odpadní vody a jiné. b) suspenze vločkovité, které během usazování podléhají
koagulaci, přičemž
částice mění svoji velikost a tvar. Hranice mezi tuhou fází suspenze a vodou není ostře ohraničena. K těmto suspenzím patří například biologický kal a kal vznikající při koagulačním procesu úpravy vody. Gravitační separace suspendovaných částic od kapaliny spočívá v působení gravitačních sil. Rychlost této separace je určena velikostí částic, jejich tvarem a hustotou a také hustotou a viskozitou kapaliny (vody)
.
3.1.2 Druhy sedimentace Při usazování se rozlišuje: a) prostá sedimentace, při níž si částice zachovávají svůj individuální charakter a vzájemně se při tomto procesu neovlivňují. b) rušená sedimentace, při které si částice zachovávají svůj individuální charakter, ale rychlost jejich pohybu je vzájemně ovlivňována. K tomuto jevu obvykle dochází při koncentraci suspenze nad 0,5 %. c) Zahušťování suspenze. Pokud se koncentrace suspenze stále zvyšuje, vytváří se při její sedimentaci rozhraní mezi kapalnou fází a vrstvou zahuštěné suspenze (kalem). Částice ztrácejí individuální charakter a vytvářejí v podstatě pórovitou vrstvu, která svým pohybem ve směru tíhového zrychlení vytlačuje kapalnou fázi a tím se zahušťuje. U biologických kalů (aktivovaných) dochází k tomuto jevu při koncentracích 0,5 až 5 kg.m-3, u kalů anorganických při koncentracích podstatně vyšších (nad 50 kg.m-3)
13
3.1.3 Zákonitosti gravitační separace částic Na částice v klidné kapalině působí v gravitačním poli proti sobě síly tíhové a vztlakové. Podle výsledné síly se částice pohybují. Pokud je její hustota větší než hustota kapaliny, sedimentuje. Když je menší, pohybuje se směrem ke hladině – flotuje. Při těchto pohybech na ni působí další síla- tření, a to v opačném směru než je pohyb částic. Během pohybu částic roste její rychlost působením výsledné síly a současně tím roste i odpor prostředí, až je dosaženo rovnováhy. Při ní se síly vyrovnají a částice se pak pohybuje konstantní rychlostí
.
3.1.4 Usazování částic v kapalině O rychlosti pohybu částice ve vodě působením gravitační síly rozhoduje především její objem, hustota a tvar
.
3.1.5 Usazování částic v proudící kapalině Pohyb částic v horizontálně proudící kapalině je výslednicí skládání rychlostí usazovací (u) a unášecí (v). h – výška nádrže, a – šířka nádrže, A – plocha nádrže
Obr. 2 Pohyb částice v usazovací nádrži s horizontálním průtokem
14
.
V usazovací nádrži se zachytí částice, jejichž usazovací rychlost je větší než u ≥ Q . A-1. Naopak částice, jejichž usazovací rychlost je menší než Q.A-1, budou z nádrže vyplavovány. Toto lze aplikovat na usazovací nádrži s laminárním průtokem, v nichž probíhá nerušená sedimentace částic, které nemění svoji velikost a tvar. Takovým příkladem jsou horizontálně nebo vertikálně protékané lapáky písku
.
3.1.6 Vliv turbulence U turbulentního proudění se posunují již usazené částice po dně a vyplavují se, zhoršuje se účinnost usazování vlivem vertikální složky postupné rychlosti, která ovlivňuje usazovací rychlost částic. Při pokusech bylo zjištěno, že pro vyloučení těchto negativních jevů nemá být průtočná rychlost větší než patnáctinásobek usazovací rychlosti těch částic, které je třeba zachytit
.
3.2 Písek z lapáku písku Písek stejně jako ostatní odpady vznikající na čistírnách odpadních vod se zařazují dle vyhlášky č. 381/2001 Sb. (novelizace č. 374/2008 Sb.) – Katalogu odpadů. Písek z lapáku písku patří do kategorie odpadů, a proto je s ním také tak nakládáno. 3.2.1 Základní pojmy zákona o odpadech č. 185/2001 Sb. a) odpad každá movitá věc, které se osoba zbavuje nebo má úmysl nebo povinnost se jí zbavit a přísluší do některé ze skupin odpadů uvedených v katalogu odpadů, který je uveden v příloze č. 1 k zákonu o odpadech. Ke zbavování se odpadu dochází vždy, kdy osoba předá movitou věc, příslušející do některé ze skupin odpadů uvedených v příloze č. 1 k zákonu o odpadech, k využití nebo k odstranění ve smyslu zákona nebo předá-li ji osobě oprávněné ke sběru nebo výkupu odpadů podle tohoto zákona bez ohledu na to, zda se jedná o bezúplatný nebo úplatný převod. Ke zbavování se odpadu dochází i tehdy, odstraní-li movitou věc příslušející do některé ze skupin odpadů uvedených v příloze č. 1 k tomuto zákonu osoba sama.
15
b) Některé druhy odpadu přestávají být odpadem, jestliže poté, co byl odpad předmětem některého ze způsobů využití, splňuje tyto podmínky: 1. věc se běžně využívá ke konkrétním účelům 2. pro věc existuje trh nebo poptávka 3. věc splňuje technické požadavky pro konkrétní účely stanovené zvláštními právními předpisy nebo normami použitelnými na výrobky a 4. využití věci je v souladu se zvláštními právními předpisy a nepovede k nepříznivým dopadům na životní prostředí nebo na lidské zdraví. c) Ministerstvo životního prostředí ve spolupráci s Ministerstvem průmyslu a obchodu může stanovit vyhláškou kritéria upřesňující, kdy movitá věc může být považována za vedlejší produkt a nikoli odpad a kdy odpad přestává být odpadem
.
3.2.2 Další základní pojmy d) nebezpečný odpad – odpad vykazující jednu nebo více nebezpečných vlastností uvedených v příloze č. 2 k tomuto zákonu. e) komunální odpad – veškerý odpad vznikající na území obce při činnosti fyzických osob a který je uveden jako komunální odpad v Katalogu odpadů, s výjimkou odpadů vznikajících u právnických osob nebo fyzických osob oprávněných k podnikání, f) odpad podobný komunálnímu odpadu – veškerý odpad vznikající na území obce při činnosti právnických osob nebo fyzických osob oprávněných k podnikání a který je uveden jako komunální odpad v Katalogu odpadů
.
3.2.3 Zařazování odpadu podle kategorií a) původce a oprávněná osoba jsou povinni pro účely nakládání s odpadem zařadit odpad do kategorie nebezpečný, je-li:
uveden v Seznamu nebezpečných odpadů uvedeném v prováděcím právním předpise, nebo
smíšen nebo znečištěn některou ze složek uvedených v Seznamu složek, které činí odpad nebezpečným, uvedeném v příloze č. 5 k tomuto zákonu, nebo
16
smíšen nebo znečištěn některým z odpadů uvedených v Seznamu nebezpečných odpadů uvedeném v prováděcím právním předpise.
b) má-li odpad jednu nebo více nebezpečných vlastností uvedených v příloze č. 2 k tomuto zákonu, jsou původce a oprávněná osoba, která s odpadem nakládá, povinni zařadit tento odpad jako nebezpečný a nakládat s ním jako s nebezpečným, i když nesplňuje podmínky uvedené v předcházejícím odstavci. c) směsný komunální odpad se nezařazuje do kategorie nebezpečný a původce a oprávněná osoba nejsou povinni s ním nakládat jako s nebezpečným, i když splňuje podmínky výše uvedené Na
všech
třech
čistírnách
.
provozovaných
VODÁRENSKOU
AKCIOVOU
SPOLEČNOSTÍ,a.s. v Brně je písek odvážen firmou A.S.A. Žabčice pod katalogovým číslem 19 08 02 z Katalogu odpadů na skládku ostatního odpadu do Žabčic.
3.3 Druhy lapáků písku a jejich principy Odpadní a splaškové vody, které jsou svedeny většinou jednotnou kanalizací na čistírny odpadních vod, obsahují mimo organické složky i část anorganickou, většinou zastoupenou pískem a štěrkem z oplachů silnic a chodníků, která se do kanalizace dostává hlavně při deštích. V kanalizaci jsou sunuty po dně, a pokud nemá voda dostatečnou unášecí rychlost, usazují se a tvoří nánosy, které jsou pak při zvýšení průtokového množství za deště jednorázově vyplavovány na ČOV, kde zanášejí potrubí a nádrže a způsobují obrusem znehodnocování zařízení čistírny
.
Pro zachycení částic písku slouží lapáky písku. Lapáky písku jsou navrhovány na principu gravitačního odlučování tak, aby zachytily částice větší než 0,1 až 0,2 mm. Přitom by neměly být zachyceny částice organického původu, aby organická složka nezačala zahnívat v lapáku písku a tím neznehodnocovala přitékající odpadní vodu. Pískové částice o velikosti 0,2 mm mají usazovací rychlost 2,28.10-2 m.s-1. Na 1 ekvivalentního obyvatele (EO) za rok připadá asi 5,5 až 7,3 litrů písku, v přepočtu na průtokové množství odpadní vody, ale tato hodnota se stále mění
.
Účinnost lapáků písku je otázkou jejich naddimenzování a je třeba vzít v úvahu velkou proměnlivost průtokových množství. Příliš vysoké zatížení může vést k nedostatečnému zachycení pískových částic a tím k jejich nežádoucímu úniku do 17
dalších objektů ČOV. Naopak příliš nízké zatížení vede k rovněž nežádoucímu zachycení organických látek v lapáku písku. Lapáky písku bývají umístěny za česlemi. Výjimečně, na větších ČOV, zejména pokud přívodní žlab kanalizace není příliš pod úrovní terénu, jsou budovány takzvané lapáky štěrku. Tyto lapáky bývají situovány jako první objekt na ČOV v jejím průtočném profilu. Jedná se o jednoduché prohlubně v přívodním žlabu s minimální dobou zdržení, kde je zachycen hrubší písek sunutý po dně. Jeho těžení se provádí pomocí drapákových vyklízečů a zpracuje se stejně jako materiál z lapáků písku. Podle směru průtoku se rozlišují lapáky písku horizontální, vertikální a s příčnou cirkulací
.
3.3.1 Lapáky písku s horizontálním průtokem Nejjednodušším typem horizontálního lapáku je komorový lapák, což je v podstatě žlab obdélníkového profilu s průtočnou rychlostí, která má být v rozsahu 0,15 až 0,45 m.s-1 s optimem 0,3 m.s-1. Účinnost lapáku písku je závislá především na jeho povrchovém hydraulickém zatížení, které určuje jeho délku. Pro výpočet usazovací rychlosti částic v turbulentním proudu ut lze použít rovnice
ut = kde ut je usazovací rychlost v m.s-1 us je usazovací rychlost v m.s-1 uv je vertikální rychlost v m.s-1 Se změnou průtoku se mění i výška hladiny vody v lapáku, kterou vyjadřuje konsumpční křivka, což je závislost výšky hladiny h na průtoku Q. Při velké rozkolísanosti průtoku se navrhují dva nebo tři žlaby vedle sebe, které se postupně automaticky zapojují (pomocí přelivů). Pro zachycený písek je u dna vyhrazen prostor, jehož velikost se dimenzuje podle specifické produkce písku, četnosti jeho vyklízení a nutné rezervy. Pro docílení konstantní rychlosti v horizontálním lapáku písku se při kolísání průtoku buduje na konci žlabu kontrolní přeliv (clona), který zmenšeným průtočným profilem vzdouvá vodu ve žlabu. Tvar průtočného profilu žlabu lapáku a tvar přelivné clony je volen tak, aby při různých průtocích, to je při různé výšce plnění, udržoval konstantní průtočnou rychlost ve žlabu. Clona může být obdélníková, 18
parabolická nebo proporcionální a podle tvaru clony je třeba volit příčný profil lapáku
.
Obr. 3 Parabolický tvar žlabu s obdélníkovým přelivem
Obr. 4 Trojúhelníkový tvar žlabu s parabolickým přelivem
.
.
Parabolický tvar žlabu s obdélníkovým přelivem je vhodný pro větší průtoky, trojúhelníkový žlab s parabolickým přelivem vyhovuje pro velmi malé průtoky. Dno je oboustranně zešikmeno do středu, kde je žlab, v němž se zachycuje písek. Ten se vytěžuje dle provozního řádu, a to u malých ČOV i ručně, u větších pomocí mamutek, které vysají písek s vodou do žlabu, kterým je odváděn do uskladňovací jímky. Čerpadlo je umístěno na plošině, která se pohybuje podél lapače. Štěrbinové lapáky písku mají oddělený prostor pro písek, který tam propadá štěrbinami ve dně žlabu, umístěnými v první polovině lapáku a na jeho konci. Písek se těží z komor mamutkami na zpevněnou plochu, která je odvodněna.
19
Obr. 5 Dvoukomorový horizontální lapák písku
.
3.3.2 Lapák písku s vertikálním průtokem Lapák písku s vertikálním průtokem je vertikální válcová nádrž, do které je středem do dolní části přiváděna odpadní voda, která stoupá vzhůru a při tom dochází k sedimentaci částic, které mají větší usazovací rychlost než je vzestupná rychlost vody. Vzestupná rychlost ve vertikálním lapáku písku má být v rozsahu od 0,017 do 0,03 m.s-1 a nemá být větší než 0,05 m.s-1 při maximálním průtoku. Doba zdržení vody v účinném prostoru má být při maximálním průtoku asi 2 minuty a střední doba zdržení nemá být kratší než 30 s. Hloubka účinného prostoru bývá kolem 3 m. Písek se těží mamutkou. Před těžením je vhodné jej proprat tlakovou vodou a vzduchem. Jedním z lapáků písku s vertikálním průtokem je Bochumský lapák písku. Je to válcová nádrž, do které jsou vloženy menší ocelové mezikruží s odstupňovanými horními hranami. Ty jsou uváděny do provozu automaticky podle průtokového množství. Tím by mělo být docíleno do jisté míry zrovnoměrnění vzestupné rychlosti
20
.
Obr. 6 Vertikální lapák písku s odstupňovaným přelivem
.
3.3.3 Lapáky s příčnou cirkulací Mezi lapáky s příčnou cirkulací patří vírový a provzdušňovaný lapák písku. Vírový se často používá na středně velkých ČOV, provzdušňovaný u velkých ČOV.
3.3.3.1 vírový lapák písku Vírový lapák je betonová nádrž válcového tvaru, do níž tangenciálně natéká odpadní voda. Při tomto pohybu se pískové částice sunou zešikmeným dnem ke středu lapáku s prohlubní, kde se písek shromažďuje a je odčerpáván mamutkou. Vírový lapák písku je dodáván pro minimální průtok od 8 do 70 l.s-1, a maximální od 80 do 700 l.s-1, a průměrem od 3 do 6 m. Objem lapáku se navrhuje na dobu zdržení 25 až 40 s při maximálním bezdeštném průtoku. Vtoková rychlost má být 0,5 až 0,6 m.s-1, odtoková 0,4 až 0,6 m.s-1
.
21
Obr. 7 Vírový lapák písku
.
3.3.3.2 provzdušňovaný lapák písku Provzdušňovaný lapák je žlab provzdušňovaný podél jedné stěny tak, aby rychlost příčné cirkulace ve vzdálenosti 5 - 10 cm nade dnem byla 0,25 až 0,3 m.s-1 . Provzdušněním se v nich vytváří v příčném profilu rotace kapaliny, což přispívá k lepšímu oddělení částic organického původu. Proto je kvalita písku z těchto lapačů dobrá, s nízkým obsahem organických látek. Doba zdržení vody by měla být 5 minut a podélná rychlost proudění vody je kolem 0,1 m.s-1.
U těchto lapáků se mohou
zabudovávat norné stěny, které pak zachycují plovoucí látky z hladiny. Doporučuje se kolmý vtok odpadní vody do lapáku (kolmý na směr průtoku lapákem). Odtok vody z lapáku se doporučuje umístit ze středového prostoru příčného profilu, tedy pod hladinou. Těžení písku se provádí pomocí čerpadel, např. mamutových nebo pískových, umístěných na pojízdných plošinách, pohybujících se po délce lapáku. Z hydrosměsi se separuje písek v kontejnerech nebo jímkách, do nichž je hydrosměs čerpána. Z nich se pak těží pomocí bagru
22
Obr. 8 Lapák písku provzdušňovaný
.
Vzhledem k tomu, že písek z lapáku písku je z ČOV odvážen, je potřeba na ČOV pro něj vytvořit dostatečný skladovací prostor. Zpravidla to bývá odvodněná betonová deponie nebo kontejner, kam se písek dočasně uskladní a zbaví se přebytečné vody. Písek je z ČOV odvážen nejčastěji na skládku. Pro spalování nebo kompostování není
příliš
vhodný,
protože
obsahuje
převážně
nespalitelnou
a
biologicky
nerozložitelnou anorganickou hmotu. Pro zlepšení jeho kvality se instalují pračky písku, ve kterých se z něj vyplavují organické látky
.
3.3.4 pračka písku Pračka písku je např. tvořena nádrží kuželového tvaru, do které je přiváděn písek a při vírovém pohybu se písek usazuje u dna, odkud je odváděn do kontejneru šnekovým dopravníkem, kdežto voda přepadá z horní části nádrže. Zařízení lze doplnit o mísič a přívod prací vody do spodní části kuželové nádrže. Vypraný písek, jehož ztráta žíháním klesá pod 3 %, může být ukládán na skládce inertního odpadu, příp. i využíván, např. jako posypový materiál, pouze však za předpokladu splnění dalších kritérií vyplývajících z legislativních předpisů s dodržením ochrany zdraví lidí a životního prostředí
.
23
4 METODY 4.1 Metoda odběrů a rozborů vzorků písku Při každém akreditovaném odběru vzorků by měl být vytvořen plán vzorkování dle ČSN EN ISO 5667. Plán vzorkování je podrobně popsán v části 1 k této normě, v další části 3 se hovoří o manipulaci a konzervaci odebraných vzorků a o typech odběrů, pokyny pro samotný odběr řeší část 10. Tyto odběry vzorků písku nejsou akreditované odběry, ale dané zásady a forma byly dodrženy. Na všechny čistírny byl vytvořen společný plán vzorkování a ten byl průběžně plněn. 4.1.1 Plán odběru vzorků 1. cíl vzorkování – odběr reprezentativních vzorků písku z jednotlivých ČOV na základě zadané bakalářské práce. 2. místní šetření – určení místa vzorkování na jednotlivých ČOV, zhodnocení přístupnosti místa odběru a příslušná opatření k bezpečnému odběru vzorků. 3. určení četnosti a způsob odběru vzorků písku – vzorky byly odebírány dvakrát měsíčně dle možností, způsobem odběru byl směsný vícebodový vzorek odebíraný z odvodněné plochy pokud možno těsně po vytěžení hydrosměsi. 4. kvalita vzorkování – pro zajištění kvalitních odběrů byly použity PE vzorkovnice pro přepravu vzorků a odběrová lopatka. Během ročního vzorkování bylo odebráno několik duplicitních vzorků na kontrolu přesnosti stanovení. 5. bezpečnost a hygiena práce – při odběrech vzorků písku byly dodržovány bezpečnostní předpisy spojené s odběrem vzorků, během odběru byly používány ochranné pracovní pomůcky – rukavice, holínky, pracovní oblečení a po odběru byly veškeré pomůcky očištěny a desinfikovány. 6. dokumentace – při odběru byla udělaná fotodokumentace lapáku písku, u každého odběru byl proveden zápis o odběru, byly řádně označeny vzorkovnice popisem
.
24
4.1.2 Stanovení sušiny vzorků Každý odebraný vzorek byl co nejdříve dopraven k rozboru do laboratoře. Ze vzorku byla nejprve provedena sušina. Do dvou misek se známou hmotností byl navážen průměrný vzorek písku a misky se vzorkem se sušily v ověřené sušárně (Durocell 111, dovozce BMT a.s., kalibrační list 6036-KL-XO140-10) při 105 ° C do konstantní hmotnosti. Po zchlazení v exsikátoru byly misky zváženy ( analytické váhy Sartorius CP-226-OCE, kalibrační list 6051-KL-MO667-11) a po vypočtení sušiny proveden průměr ze dvou stanovení
.
Výpočet sušiny:
mg . l-1
VL =
kde
(2)
hmotnost vysušené misky se vzorkem
g
hmotnost prázdném misky
g g
m navážka
4.1.3 Stanovení ztráty žíháním Stanovení organického podílu – ztráty žíháním Vysušené misky se vzorkem byly žíhány v muflové peci (LM 312.11, kalibrační list 6036-KL-XO139-10) při 550°C po dobu 90 minut. Po zchladnutí a zvážení byl proveden výpočet a následný průměr z obou stanovení. Jednotlivé výsledky byly zapsány do příslušné tabulky
.
Výpočet zbytku po žíhání:
mg . l-1
A=
25
(3)
Výpočet ztráty žíháním:
B=
. 100
%
(4)
mg.l-1
kde: A zbytek po žíhání hmotnost misky se vzorkem po vyžíhání
g %
B ztráta žíhání
4.2 Čistírny odpadních vod Pro porovnávání účinnosti mechanického čištění lapáků písku byly vybrány tři čistírny odpadních vod, všechny provozuje VODÁRENSKÁ AKCIOVÁ SPOLEČNOST a.s., divize Brno-venkov.
4.2.1 Čistírna odpadních vod Ivančice Čistírna odpadních vod byla v Ivančicích vybudována v letech 1990 – 1992, kdy byla uvedena do zkušebního provozu a v říjnu 1992 byla zkolaudována. ČOV a kanalizace byly součástí opatření na ochranu životního prostředí ve smyslu usnesení vlády č.262/84 a byla zahrnuta do bývalého státního plánu ekologických investic v kategorii CP
. Její areál je situován na konci města, u řeky Jihlavy. Na tu dobu stavba
s několika pokrokovými prvky, jako např. sluneční kolektory na ohřev vody na střeše lisovny, které sloužili ještě do loňského roku a uspořily nemalou finanční částku za ohřev teplé vody. ČOV Ivančice je mechanicko-biologická čistírna s psychrofilní stabilizací a mechanickým odváděním kalu. Je rozdělena na dvě stejné části, aby při menším zatížení mohla být v provozu jen jedna její část. Celkové zatížení čistírny je 10 000 ekvivalentních obyvatel (EO). Odpadní vody jsou sem dopravovány jednotnou kanalizací z města Ivančic a okolí. Ve městě a okolí není žádná velká průmyslová výroba, takže čistírna nemá problémy s obsahem těžkých kovů v kalech. Jediný producent, s jehož odpadními vodami měla technologie problémy, byl LANATEX 26
Alexovice. Firma vyrábějící textilní látky měla nedostatečné zachycování zbytků barev, které se následně dostávaly na čistírnu a její technologie si s takovou odpadní vodou nemohla poradit. Zde zřejmě selhala legislativa, která ve svých limitech neměla zahrnutou barvu odpadní vody, takže do recipientu vytékala často modrá nebo zelená voda. 4.2.1.1 Hrubé předčištění Přitékající odpadní voda má první hrubé česle osazené již na přítokovém potrubí, ty jsou stírány ručně. Další jemnější česle, strojně stírané, zachytí plovoucí nečistoty, které jsou stírány do koše na shrabky.
4.2.1.2 Lapáky písku Dva vírové lapáky písku typu LPO 3600, zatěžovací parametry: průtok Q = 119,5 – 183,5 l.s-1, Qmax 215 l.s-1. Jsou osazeny mamutkami DN 100 pro vytěžení zachyceného písku. Vzduch je přiváděn z kompresorových stanic, které jsou v budově česlí. Rozděluje se šoupátky pro rozvíření usazených nečistot do obou lapáků. Vytěžený písek se gravitačně odvodňuje na betonové ploše vedle lapáků písku a pak se ručně nakládá do přistaveného kontejneru. Za každým lapákem písku následuje měrný venturiho žlab. V základním provozu je jedna linka, ale v případě zvýšených průtoků se otevře druhá linka. Lapáky písku jsou provzdušňovány ručně, dle uvážení obsluhy.asi 6x denně na 5 minut. Písek je těžen dvakrát denně, aby se lapáky příliš nezanášely a při mimořádných poměrech – po velkých deštích a po odtoku vody z tání sněhu častěji
.
4.2.1.3 Odběry vzorků písku Vzorky písku byly odebírány dvakrát měsíčně z odvodněné plochy vedle lapáku písku. Vzorek odebraný 19.12.2011 je částečně zkreslen tím, že probíhala rekonstrukce česlí, které byly proto mimo provoz. Původní doba odběrů stanovená na jeden rok, tj. 24 odběrů, musela být zkrácena pouze na 17 vzorků z důvodů probíhající rekonstrukce čistírny a tím i změny technologie.
27
Obr. 9 Vírový lapák písku Ivančice (foto autorka)
Obr. 10 Odvodnění písku (foto autorka)
28
4.2.2 Čistírna odpadních vod Tetčice Čistírna odpadních vod v Tetčicích je situovaná na konci Tetčic směrem na Omice s odtokem do recipientu Bobrava. V těsné blízkosti čistírny je pouze zahrádkářská kolonie, takže není problém s obtěžujícím zápachem nebo větším hlukem. Čistírna je po celkové rekonstrukci, která byla ukončena v roce 2006. Původní biodisková část byla nahrazena aktivací v oválných nádržích s rušenou aerací, zahušťováním kalu flotací, hygienizací kalu tekutým kyslíkem a chemickým srážením fosforu. Na čistírnu přitékají odpadní vody z obce Tetčice jednotnou kanalizací. Odpadní voda teče přes automatické česle Huber o šířce průlin 20 mm, ovládané automaticky s vlastním dopravníkem shrabků o délce 3,3 metru. Následuje lapák písku spojený s pračkou písku Huber Rotamat Ro SF 4/l. Jako lapák písku zde slouží betonová jímka o průměru 1700 mm a hloubce 3000 mm, odkud se každou půl hodinu vertikálním kalovým čerpadlem vytáhne hydrosměs do pračky písku. Lapák písku je denně několikrát provzdušňován, aby zde nezahnívala organická část natékající odpadní vody. Při provzdušňování se zabraňuje anaerobnímu rozkladu organické hmoty, která může zůstávat v lapáku písku a způsobuje charakteristický zápach (zahnívání se nastartuje během 4 – 6 hodin). Směs písku, vody a organického podílu je čerpána z lapáku písku přes odplyňovací nádobu a vířivou komoru ke Coandovu tulipánu. Proudění, které má rotační charakter, je s využitím Coandova efektu převedeno z vertikálního do horizontálního směru, při kterém jsou vytvořeny podmínky pro oddělení minerálních částic. Vlastní propírání písku, tj. oddělení organických a minerálních částeček, probíhá v části pračky s uklidněným prouděním. Zde je přivedeno určité množství prací (užitkové) vody na zvíření písku, ten se odlučuje od organické složky. Toto je podporováno míchadlem s malým počtem otáček. Písek zbavený organické složky je těžen automatickým šnekovým dopravníkem (dopravník spouští tlaková sonda) a běží tak dlouho, dokud není dosaženo minimálního tlaku v usazeném písku. Vypraný písek je vyhrnován dopravníkem do kontejneru 5,5 m3 umístěném na kolejnicích, odkud je při naplnění vyvážen před budovu k odvozu automobilem. Organická složka, která zůstala v nádobě, je pomocí zvláštního šoupátka také automaticky, ale diskontinuálně a v závislosti na celkovém procesu vypouštěna
29
.
Obr. 11 Lapák písku Tetčice (foto autorka)
Obr. 12 Pračka písku (foto autorka)
30
4.2.3 Čistírna odpadních vod Židlochovice Čistírna odpadních vod Židlochovice je vybudována jako mechanicko – biologická čistírna s technologií čištění dlouhodobou aktivací s aerobní stabilizací kalu v oběhové nádrži. Je určena pro čištění splaškových a srážkových vod komunálního charakteru. Projektována je pro 7000 ekvivalentních obyvatel (EO). Odpadní vody jsou přiváděny jednotnou kanalizací z obce Židlochovice a Vojkovice. ČOV Židlochovice leží na pravém břehu řeky Svratky a je v provozu od roku 1999. Její mechanickou část tvoří jemné česle, lapák písku a dešťová zdrž. Do biologické části řadíme dvě oběhové nádrže a čtyři dosazovací nádrže. Kalovou koncovku tvoří dvě uskladňovací nádrže a strojní odvodnění stabilizovaného kalu. Na ČOV Židlochovice je vybudován vírový lapák písku LPO 3000 a je zařazen za jemné česle. Jedná se o železobetonový objekt kruhového tvaru o vnitřním poloměru 1,5 metru. Zachycený materiál je pravidelně vířen a provzdušňován( osmkrát denně po dobu jedné hodiny)
a potom je písek těžen
mamutkou ( dvakrát denně) do jímky vytěženého materiálu s železným perforovaným dnem, kde dochází k jeho samovolnému odvodnění.
Odvodněný materiál je ručně
nakládán do přistaveného kontejneru, který je po naplnění odvezen na řízenou skládku .
Obr. 13 Vírový lapák písku Židlochovice (foto ing.Hrazdil)
31
Obr. 14 Jímka vytěžené hydrosměsi (foto ing.Hrazdil)
32
5 VÝSLEDKY A DISKUSE 5.1 Rozbory písku 5.1.1 ČOV Ivančice Tabulka 1 Vzorky písku odebírané na ČOV Ivančice Datum
průtok m3
sušina %
ztráta
teplota ° C
počasí
žíháním %
9.11.2011
2024
68,9
4,85
11
jasno
28.11.2011
1355
76,6
6,69
4
jasno
7.12.2011
1298
59,1
8,12
4
polojasno
19.12.2011
1404
57,1
25,51
4
jasno
12.1.2012
1741
72,5
3,67
5
polojasno
26.1.2012
1975
58,0
4,11
-1
sněžení
14.2.2012
1820
97,4
8,15
-3
sněžení
22.2.2012
1534
84,9
7,28
3
polojasno
7.3.2012
2025
96,1
4,25
3
polojasno
21.3.2012
2035
87,9
3,81
14
jasno
4.4.2012
2136
60,5
4,03
8
oblačno
18.4.2012
1959
87,3
3,11
6
jasno
9.5.2012
1716
67,2
10,18
18
oblačno
23.5.2012
1905
90,6
4,34
17
zataženo
6.6.2012
856
96,7
3,16
11
oblačno
20.6.2012
1887
91,3
3,50
22
jasno
3.7.2012
1716
92,5
2,91
27
Jasno
Průměr
1729
79,1
6,3
9
V tabulce jsou uvedeny odběry vzorků písku na ČOV Ivančice, v den odběru denní průtok v m3, teplota vzduchu a počasí, výsledek sušiny a ztráty žíháním.
33
ČOV Ivančice-roční průtok 2500
průtok m3
2000 1500 průtok m³
1000 500 0
datum
Graf 1 Roční průtok odpadní vody - ČOV Ivančice
sušina % 120
sušina %
100
%
80 60 40 20 0
datum
Graf 2 Roční průběh sušiny – ČOV Ivančice
34
ztráta žíháním % 30 ztráta žíháním %
25
%
20 15 10 5 0
datum
Graf 3 Roční průběh ztráty žíháním – ČOV Ivančice První graf zachycuje, kolik odpadní vody proteklo čistírnou během odběrů vzorků. Na dalším je vidět průběh sušiny k daným vzorkům a na třetím grafu výsledky ztráty žíháním.
35
5.1.2 ČOV Tetčice Tabulka 2 Vzorky písku odebírané na ČOV Tetčice Datum
průtok m3
sušina v %
ztráta
teplota ° C
počasí
žíháním % 9.11.2011
1794
96,9
1,11
10
jasno
28.11.2011
1729
92,2
1,87
5
zamračeno
7.12.2011
1762
96,0
1,56
2
zamračeno
13.12.2011
1955
95,1
1,01
5
inverze
12.1.2012
1630
96,5
0,75
1
polojasno
26.1.2012
1866
96,7
0,94
0
jasno
8.2.2012
1717
97,8
0,83
-6
jasno
22.2.2012
1679
96,6
0,76
4
jasno
7.3.2012
1646
89,6
0,60
2
polojasno
21.3.2012
1650
94,1
0,89
13
jasno
18.4.2012
1957
98,2
0,69
2
jasno
25.4.2012
1607
97,9
1,21
10
zataženo
9.5.2012
1603
98,1
1,14
19
jasno
23.5.2012
1772
97,6
0,75
20
jasno
6.6.2012
1645
96,6
0,99
11
polojasno
20.6.2012
1578
98,2
1,06
24
jasno
3.7.2012
1507
98,4
1,12
26
zamračeno
19.7.2012
1751
98,0
1,48
18
déšť
1.8.2012
1532
97,1
0,65
21
jasno
20.8.2012
1460
88,5
0,92
26
jasno
5.9.2012
1516
92,2
1,23
14
polojasno
19.9.2012
2426
96,9
0,73
10
déšť
12.10.2012
1601
94,0
1,89
6
zamračeno
23.10.2012
1553
97,3
0,62
5
zamračeno
Průměr
1706
95,9
1,03
10
36
V tabulce jsou uvedeny odběry vzorků písku na ČOV Tetčice, v den odběru denní průtok v m3, teplota vzduchu a počasí, výsledek sušiny a ztráty žíháním.
ČOV Tetčice-roční průtok 3000 2500
m3
2000 1500
průtok m³ 1000 500 0
datum
Graf 4 Roční průtok odpadní vody – ČOV Tetčice
sušina %
sušina v %
100
90
sušina %
80
datum
Graf 5 Roční průběh sušiny – ČOV Tetčice
37
%
ztráta žíháním % 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0
ztráta žíháním %
datum
Graf 6 Roční průběh ztráty žíháním – ČOV Tetčice
První graf zachycuje, kolik odpadní vody proteklo čistírnou Tetčice během odběrů vzorků. Na dalším je vidět průběh sušiny k daným vzorkům a na třetím grafu výsledky ztráty žíháním.
38
5.1.3 ČOV Židlochovice Tabulka 3 Vzorky písku odebírané na ČOV Židlochovice Datum
průtok m3
sušina %
ztráta
teplota ° C
počasí
žíháním % 7.11.2011
448
25,0
66,0
13
jasno
28.11.2011
340
25,7
58,61
1
inverze
7.12.2011
548
38,2
43,05
2
polojasno
19.12.2011
455
59,8
9,27
4
jasno
10.1.2012
555
40,1
45,54
0
jasno
16.1.2012
516
40,0
46,03
-1
jasno
2.2.2012
383
35,6
30,69
-2
polojasno
14.2.2012
404
52,6
58,06
-4
jasno
8.3.2012
409
39,3
39,98
-2
jasno
21.3.2012
405
35,4
40,95
12
jasno
5.4.2012
680
63,6
10,24
9
déšť
18.4.2012
500
74,0
51,74
6
polojasno
3.5.2012
385
56,5
38,11
18
jasno
16.5.2012
444
42,6
38,72
8
zamračeno
6.6.2012
437
47,3
31,12
12
polojasno
20.6.2012
463
67,4
8,33
25
jasno
11.7.2012
363
37,2
29,30
20
zamračeno
25.7.2012
1106
80,3
17,59
15
déšť
8.8.2012
344
52,7
27,87
18
polojasno
22.8.2012
434
46,6
39,81
26
jasno
5.9.2012
426
73,4
9,47
17
polojasno
19.9.2012
802
66,0
24,22
7
déšť
12.10.2012
388
33,5
39,22
5
zamračeno
24.10.2012
503
36,4
37,39
7
mlha
Průměr
489
48,7
35,05
9
39
V tabulce jsou uvedeny odběry vzorků písku na ČOV Židlochovice, v den odběru denní průtok v m3, teplota vzduchu a počasí, výsledek sušiny a ztráty žíháním.
průtok m³ 2500 2000
m3
1500 1000 500 0
datum
Graf 7 Roční průtok odpadní vody – ČOV Židlochovice
%
sušina % 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
sušina %
datum
Graf 8 Roční průběh sušiny – ČOV Židlochovice 40
ztráta žíháním % 70 60
%
50 40 30 20 10
ztráta žíháním %
0
datum
Graf 9 Roční průběh ztráty žíháním – ČOV Židlochovice První graf zachycuje, kolik odpadní vody proteklo čistírnou Židlochovice během odběrů vzorků. Na dalším je vidět průběh sušiny k daným vzorkům a na třetím grafu výsledky ztráty žíháním.
41
5.2 Vyhodnocení výsledků 5.2.1 ČOV Ivančice Ze 17 vzorků písku odebraných z vírového lapáku písku v průběhu necelého jednoho roku je vidět větší rozptyl výsledků rozborů. Organická složka (ztráta žíháním) se pohybuje od 2,91 % až po 25,51 %, což je účinnost lapáku necelých 80 %. Tento velký pohyblivý rozdíl je možno připočíst tomu, že veškerá obsluha lapáku písku, hlavně délka a četnost jeho provzdušňování není automaticky řízena, ale je závislá na lidském faktoru. Tato nepravidelnost a zřejmě i nedostatečná četnost jistě ovlivňuje obsah organického podílu, který zůstává ve vytěženém písku. 5.2.2 ČOV Tetčice Na čistírně odpadních vod v Tetčicích bylo odebráno 24 vzorků písku v průběhu jednoho roku. Výsledky rozborů ztráty žíháním jsou od 0,60 % do 1,89 %. Lze říct, že čistírna má velmi dobře nastavený režim provzdušňování a následného praní písku, protože tyto výsledky se pohybují ve velmi malém rozmezí a účinnost lapáku písku se pohybuje kolem 93 %. 5.2.3 ČOV Židlochovice Na čistírně odpadních vod v Židlochovicích bylo v průběhu jednoho roku odebráno 24 vzorků s četností dvakrát měsíčně. Výsledky rozborů písku ukázaly velké rozdíly v podílu organické složky, pohybují se v rozmezí od 8,33 % až po 66 %. Průměrná účinnost čištění je pouhých 72 % a u některých vzorků je hodnota i 38 %, což svědčí o špatně nastaveném automatickém režimu.
42
Po srovnání výsledků rozborů písku z jednotlivých čistíren lze jednoznačně říct, že nejlepší účinnost praní písku je na ČOV Tetčice, kde byla průměrná hodnota ztráty žíháním pouze 1,03 %. Jako nejhorší vyšly výsledky na ČOV Židlochovice, kde byla průměrná roční hodnota ztráty žíháním 35,05 %. Písek z ČOV Tetčice by se mohl v případě zájmu použít i ve stavebnictví a nemusel by se odvážet pouze na skládku. Na ČOV Židlochovice by stálo za zamyšlení, jestli by se neměla pořídit ke stávajícímu lapáku písku ještě pračka písku, která z tohoto testu vyšla jako nejlepší řešení. U ČOV Ivančice, která je nyní po rekonstrukci, byly opraveny a zrekonstruovány oba vírové lapáky písku a nyní fungují v automatickém provozu. Byla k nim dodána pračka písku, takže lze předpokládat, že se účinnost praní písku zlepší a budou dosahovány podobné hodnoty jako u ČOV Tetčice. ČOV Ivančice je zatím ve zkušebním provozu, ale již nyní jen při pouhém vizuálním porovnání je vidět, že účinnost lapáku písku je podstatně vyšší, než byl ten původní.
43
6 ZÁVĚR Cílem této práce bylo srovnání účinnosti lapáků písku na čistírnách Ivančice, Tetčice a Židlochovice. Na všech třech čistírnách byly odebírány vzorky písku v období jednoho roku a po vyhodnocení rozborů vzorků je možno říct, že nejlepší účinnost lapáku písku vykazuje jednoznačně čistírna Tetčice. Na ČOV Tetčice na základě provedených rozborů vyšla průměrná roční účinnost lapáku písku 93 %, na ČOV Ivančice 80 % a na ČOV Židlochovice jen 72 %. Pračka písku, která je součástí lapáku písku na ČOV Tetčice, se ukazuje jako účinná pomoc při čištění písku. Vysoká účinnost čištění písku je ale také odrazem dobře nastavené technologie, její údržby a provozu. Zůstává pouze na zvážení, jestli investovat do pračky písku. Pračka písku potřebuje přívod pitné vody ke svému provozu, takže je třeba do nákladů zahrnout i spotřebu pitné vody, která není zanedbatelná. Na druhou stranu je pro celou čistírnu přínosem, že v lapáku písku nezahnívají organické zbytky a neznehodnocují tím přitékající odpadní vodu. V dnešní době je veškerý písek z lapáků písku odvážen na ostatní skládky, ať má organický podíl jedno nebo deset procent, vše za jednu cenu. Tento fakt nás vede k zamyšlení, jestli peníze není lepší investovat jinam. Pokud se nezmění legislativa a nezpřísní požadavky na odvážení a likvidaci písku, měl by být dobře provozovaný lapák písku postačující.
44
7 PŘEHLED POUŽITÉ LITERATURY A ZDROJŮ Literární zdroje: MALÝ J., MALÁ J. Chemie a technologie vody. 2. vydání, ARDEC s.r.o.,Brno, 2006. 329 s. ISBN 80-86020-50-9 MALÝ J., MALÁ J. Čištění odpadních vod. 1. vydání, Tribun EU s.r.o.,Brno, 2009. 466 s. ISBN 978-80-7399-785-4. M. HORÁKOVÁ., P. LISCHKE., A. GRÜNWALD. Chemické a fyzikální metody analýzy vod. 1. vydání , SNTL Praha, 1986. 392 s. ISBN 04-614-86 VÍTĚZ T., GRODA B. Čištění a čistírny odpadních vod. 1. vydání, Brno, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2008. 126 s. ISBN 978-80-7375-180-7. VODÁRENSKÁ AKCIOVÁ SPOLEČNOST, a.s.,divize Brno-venkov. Provozní řád ČOV Ivančice, 1992. VODÁRENSKÁ AKCIOVÁ SPOLEČNOST, a.s.,divize Brno-venkov. Provozní řád ČOV Tetčice, 2006. VODÁRENSKÁ AKCIOVÁ SPOLEČNOST, a.s.,divize Brno-venkov. Provozní řád ČOV Židlochovice, 2009.
Internetové zdroje: PRO-AQUA CZ, s.r.o. Čištění odpadních vod http://www.pro-aqua.cz/cisteni.php Wikipedie - Čištění odpadních vod http://cs.wikipedia.org./wiki/Čistírna_odpadních_vod Veolia Voda Česká republika – Odvádění a čištění odpadních vod http://www.veoliavoda.cz/cs/sluzby/odpadni-voda/ Zákon o odpadech č.185/2001 Sb.-Konsolidované znění http://www.zakonyprolidi.cz/cs/2001-185 ČSN EN ISO 5667-1- Jakost vod – Odběr vzorků – Část 1: Návod pro návrh programu odběru vzorků a pro způsoby odběru vzorků http://www.technickenormy.cz/csn-en-iso-5667-1-jakost-vod-odber-vzorku-cast1-navod-pro-navrh-programu-odberu-vzorku-a-pro-zpusoby-odberu-vzorku/
45
ČSN EN ISO 5667-3- Jakost vod – Odběr vzorků – Část 3: Návod pro konzervaci vzorků a manipulaci s nimi http://www.technickenormy.cz/csn-en-iso-5667-3-jakost-vod-odber-vzorku-cast-3navod-pro-konzervaci-vzorku-a-manipulaci-s-nimi/
SEZNAM GRAFŮ Graf 1 roční průtok odpadní vody - ČOV Ivančice ……………………….………… 34 Graf 2 roční průběh sušiny – ČOV Ivančice ………………………………….…….. 34 Graf 3 roční průběh ztráty žíháním – ČOV Ivančice …………………………….…. 35 Graf 4 roční průtok odpadní vody – ČOV Tetčice ……………………………… …..37 Graf 5 roční průběh sušiny – ČOV Tetčice …………………………………………. 37 Graf 6 roční průběh ztráty žíháním – ČOV Tetčice ………………………………… 38 Graf 7 roční průtok odpadní vody – ČOV Židlochovice …………………………….. 40 Graf 8 roční průběh sušiny – ČOV Židlochovice ……………………………………..40 Graf 9 roční průběh ztráty žíháním – ČOV Židlochovice ………………………….... 41
SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1 Technologické schéma ČOV s aktivačním procesem na bázi D-N konfigurace (kontinuální způsob čištění)………..……………………….…………………………. 11 Obr. 2 Pohyb částice v usazovací nádrži s horizontálním průtokem ……….…………14 Obr. 3 Parabolický tvar žlabu s obdélníkovým přelivem ……………………………...19 Obr. 4 Trojúhelníkový tvar žlabu s parabolickým přelivem ………………………..…19 Obr. 5 Dvoukomorový horizontální lapák písku ………………………………...……19 Obr. 6 Vertikální lapák písku s odstupňovaným přelivem …………………………….20 Obr. 7 Vírový lapák písku …………………………………………………………….21 Obr. 8 Lapák písku provzdušňovaný ………………………………………………….22 Obr. 9 Vírový lapák písku Ivančice …………………………………………………...27 Obr. 10 Odvodnění písku ……………………………………………………………..27 Obr. 11 Lapák písku Tetčice ………………………………………………………….29 Obr. 12 Pračka písku …………………………………………………………………29 Obr. 13 Vírový lapák písku Židlochovice …………………………………………….30 Obr. 14 Jímka vytěžené hydrosměsi ……………………………………………….….31 46
SEZNAM TABULEK Tabulka 1 Vzorky písku odebírané na ČOV Ivančice ……………………………...…32 Tabulka 2 Vzorky písku odebírané na ČOV Tetčice …………………………………35 Tabulka 3 Vzorky písku odebírané na ČOV Židlochovice ……………….…………..38
SEZNAM ROVNIC Rovnice 1 výpočet usazovací rychlosti v turbulentním proudu ……..……………….. 18 Rovnice 2 výpočet sušiny ………..……….………………………………………….. 25 Rovnice 3 výpočet zbytku po žíhání ……..….………………………………………... 25 Rovnice 4 výpočet ztráty žíháním …..……….……………………………………….. 26
47
