MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

BRNO 2013

MARTIN LYSÁK

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské potravinářské a environmentální techniky

Monitoring producentů odpadních vod v Brně Bakalářská práce

Vedoucí práce: Ing. Tomáš Vítěz, Ph.D.

Vypracoval: Martin Lysák Brno 2013

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma „monitoring producentů odpadních vod v Brně“ vypracoval samostatně a použil 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……………………………….

PODĚKOVÁNÍ: Rád bych poděkoval vedoucímu práce panu Ing. Tomáši Vítězovi, Ph.D. za odborné vedení a poskytnutí cenných rad při vypracování této bakalářské práce, dále pak svým spolupracovníkům z firmy Brněnské vodárny a kanalizace a.s., kteří mi poskytli mnoho profesních poznatků a informací k řešené problematice, především panu Ing. Marku Helceletovi a Ing. Janu Vávrovi.

ABSTRAKT Odpadní vody přiváděné kanalizační síti na městskou čistírnu odpadních vod mají svým kvalitativním a kvantitativní složením vliv na proces čištění. Monitoring odpadních vod představuje nástroj pro sledování ukazatelů znečištění u produkovaných městských odpadních vod od obyvatelstva a průmyslu. V obecné části své práce charakterizuji odpadní vody dle složení, místa vzniku, sledovaných ukazatelů znečištění a z pohledu současné platné legislativy. V praktické části popisuji monitoring zavedený provozovatelem vodovodů a kanalizací v městě Brně, kde člením významné producenty jednotlivých průmyslových odvětví dle rizikovosti nebezpečných látek, které se mohou vyskytovat v produkovaných odpadních vodách. V závěrečné části bakalářské práce vyhodnocuji dopady nekázně producentů odpadních vod na kanalizační síť města Brna a proces čištění na čistírně odpadních vod.

Klíčová slova čistírna odpadních vod, monitoring, odpadní vody, producent odpadních vod, ukazatele znečištění

ABSTRACT Waste water brought by sewage network on city waste water treatment plant affect the cleaning process with its qualitative and quantitative composition. Waste water monitoring represents a tool for observation of pollution indicators in municipal waste water produced by population and industry. In the general part of my thesis is characterized waste water by composition, place of origin, monitored pollution indicators and from the perspective of current legislation. The practical part describes monitoring established by the operator of water lines and sewerage system in Brno city, where the major producers of industrial sectors are divided into groups according to the risk of hazardous substances that may be present in produced waste water. In the final part of this thesis is evaluated the impact of indiscipline of wastewater producers to the sewage network in Brno city and the process of cleaning in the wastewater treatment plant.

Keywords monitoring, pollution indicators, waste water, waste water producer, wastewater treatment plant

1

ÚVOD ................................................................................................................ 11

2

CÍL PRÁCE ....................................................................................................... 12

3

LEGISLATIVNÍ POŽADAVKY A ODPADNÍ VODY...................................... 13

4

3.1

Zákonné požadavky....................................................................................... 13

3.2

Kanalizační řád ............................................................................................. 14

ODVÁDĚNÍ ODPADNÍCH VOD V MĚSTĚ BRNĚ ......................................... 14 4.1

4.1.1

Historický vývoj odkanalizování v Brně ................................................. 15

4.1.2

Kanalizační síť v městě Brně – současnost ............................................. 17

4.2

5

Kanalizační síť města Brna ............................................................................ 14

Čistírna odpadních vod .................................................................................. 19

4.2.1

Historický vývoj ČOV Brno – Modřice .................................................. 19

4.2.2

Rekonstrukce a rozšíření ČOV Modřice - současnost ............................. 20

MONITORING PRODUCENTŮ ODPADNÍCH VOD....................................... 22 5.1

Monitoring obecně ........................................................................................ 22

5.1.1

Stanovení množství vypouštěných odpadních vod .................................. 22

5.1.2

Charakteristika a složení odpadních vod ................................................. 24

5.1.3

Fyzikální a chemické vlastnosti odpadních vod ......................................24

5.1.4

Ukazatele znečištění u odpadních vod .................................................... 24

5.1.4.1

Organické znečištění ....................................................................... 24

5.1.4.2

Anorganické znečištění ................................................................... 25

5.1.5

Limitní hodnoty znečištění stanovené Kanalizačním řádem .................... 26

5.1.6

Odběr vzorků u odpadních vod ............................................................... 27

5.1.7

Členění odpadních vod ...........................................................................28

5.1.7.1 5.2

Srážkové vody................................................................................. 28

Producenti odpadních vod ............................................................................. 31

5.2.1

Producenti splaškových odpadních vod – domácnost .............................. 31

5.2.2

Producenti průmyslových vod ................................................................ 32

5.2.2.1

Producenti průmyslových odpadních vod – potravinářský průmysl.. 32

5.2.2.2

Producenti průmyslových odpadních vod – strojírenský průmysl..... 34

5.2.2.3

Producenti se specifickým zdrojem znečištění ................................. 35

5.2.3

Malé a neprůmyslové zdroje znečištění .................................................. 36

5.2.4

Dovozy odpadních vod...........................................................................37

5.3

Systém monitoringu odpadních vod na stokové síti a ČOV v městě Brně ......38

5.3.1

Monitorování množstevních ukazatelů produkovaných odpadních vod ... 39

5.3.2

Monitoring kvalitativních ukazatelů odpadních vod................................ 41

5.3.3

Evidence producentů v geografickém informačním systému ................... 43

5.4

Dopady nekázně producentů odpadních vod .................................................. 44

5.4.1

Dopady nekázně producentů odpadních vod na kanalizační síť města ..... 44

5.4.2

Dopady nekázně producentů odpadních vod na proces čištění ČOV ....... 44

5.4.2.1

Kaly z čistírny odpadních vod ......................................................... 46

6

ZÁVĚR .............................................................................................................. 48

7

SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ................................................................. 50

8

SEZNAM OBRÁZKŮ ........................................................................................ 52

9

SEZNAM TABULEK ........................................................................................ 53

10

PŘÍLOHY .......................................................................................................... 53

1

ÚVOD Čištění odpadních vod je součástí ochrany životního prostředí. Území České

republiky bylo nařízením vlády č. 61/2003 Sb. vyhlášeno za tzv. „ citlivou oblast“ v záležitosti ochrany vod. Nařízení vlády stanovuje ukazatele a hodnoty přípustného znečištění povrchových vod a odpadních vod, náležitosti povolení k vypouštění odpadních vod do vod povrchových a kanalizací. Tímto nařízením došlo k podstatnému zpřísnění požadavků na kvalitu vypouštěných odpadních vod [1]. Neudržitelný stav v oblasti chování a potřeb obyvatelstva velkých měst se přímo promítá do složení a množství produkovaných odpadních vod, které jsou následně odváděny na komunální čistírny. Monitoring zdrojů znečištění odpadních vod na kanalizační síti je jedním z hlavních nástrojů pro hodnocení kvalitativních ukazatelů těchto vod. Charakter znečištění a koncentrace nebezpečných látek v odpadních vodách přiváděných na komunální čistírny stanovuje technickou náročnost celého procesu čištění pro splnění kvalitativních ukazatelů na vyčištěné odpadní vody na odtoku a následného vypouštění do recipientu. Nedílnou součástí procesu čištění je rovněž produkovaný čistírenský kal. Složení kalu a ukazatele znečištění určují možnost dalšího nakládání s tímto odpadem, ať již využitím v zemědělství, formou přímé aplikace na zemědělskou půdu nebo použitím při kompostování s následným využitím při rekultivaci půd. Mezi technicky atraktivní metodu patří termické zpracování čistírenského kalu, jehož předností je snížení objemu produkovaného odpadu, využitelnost výhřevnosti při spalování a zneškodňování škodlivých látek obsažených v kalech.

11

2

CÍL PRÁCE Cílem této práce je seznámení s řešenou problematikou při sledování jakostních a

množstevních ukazatelů produkovaných městských a průmyslových odpadních vod přiváděných na komunální čistírnu odpadních vod pro město Brno. Současná legislativa upravuje podmínky pro vypouštění odpadních vod do kanalizace pro veřejnou potřebu ve smyslu zákona č. 274/2001 Sb., je však na provozovateli kanalizace a čistírny odpadních vod jakým způsobem ochrání provozovanou infrastrukturu. Čistírna odpadních vod (ČOV) a její technologie se stává limitujícím zařízením v jednotlivých lokalitách a stanovuje limitní hodnoty znečištění vypouštěných odpadních vod do kanalizačního systému. Ve své práci popisuji zavedený způsob monitoringu producentů odpadních vod provozovatelem vodovodů a kanalizací pro veřejnou potřebu v městě Brně společností Brněnské vodárny a kanalizace a.s., ale i provozovatelů jiných právnických subjektů, kteří předávají na základě smluvního vztahu své produkované odpadní vody do kanalizačního systému města Brna. Z poznatků a provozních zkušeností provozovatele kanalizace a ČOV ve sledované aglomeraci vyhodnocuji rizikovost jednotlivých producentů z pohledu kvalitativních a kvantitativních ukazatelů vypouštěných odpadních vod do kanalizační sítě pro veřejnou potřebu. V závěrečné části práce uvádím výhody při zavedení monitoringu producentů odpadních vod na kanalizační síti velkých měst, kdy lze předejít negativním vlivům při provozování čistírny odpadních vod a to především s ohledem na plnění požadavků jakosti na odtoku z čistírny, spolu s využitelnosti vedlejšího produktu čištění ČOV, čistírenských kalů. Sledování producentů odpadních vod je rovněž důležité pro provoz stokové sítě s ohledem na její zanášení (např. tuky, sedimenty), kdy dochází k snížení průtočnosti kanalizačním potrubím.

12

3

LEGISLATIVNÍ POŽADAVKY A ODPADNÍ VODY

3.1 Zákonné požadavky Mezi základní právní normy patří zákon č. 254/2001 Sb. – vodní zákon. Zákon o vodách § 38 vymezuje pojem „ odpadní voda “. 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 těchto staveb, zařízení nebo dopravních prostředků odtékající, pokud mohou ohrozit jakost povrchových nebo podzemních vod. Odpadní vody jsou i průsakové vody z odkališť, s výjimkou vod, které jsou zpětně využívány pro vlastní potřebu organizace, a vod, které odtékají do vod důlních, a dále jsou odpadními vodami průsakové vody ze skládek odpadu. Zákon rovněž upravuje možnost nakládání s těmito vodami. Především se jedná o vypouštění odpadních vod do vod povrchových a podzemních, vypouštění odpadních vod s obsahem zvláště nebezpečných závadných látek do kanalizace pro veřejnou potřebu, výstavbu, provoz a údržbu čistíren odpadních vod a jiných zařízení ke zneškodnění, snížení nebo odstranění znečištění vod, ochranu povrchových a podzemních vod před znečištěním závadnými látkami, které nastává především při manipulaci s těmito látkami ve větším rozsahu, dodržování ustanovení vodního zákona o poplatcích za vypouštění odpadních vod do vod povrchových znečišťovateli [2]. Na zákon o vodách navazuje zákon č. 274/2001Sb., o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu a prováděcí vyhláška č. 428/2001 Sb. ve znění pozdějších předpisů. Patří mezi základní normy pro provozování vodohospodářské infrastruktury. Tyto jsou následně zpřesňovány formou směrnic, příkazů a nařízení. Zákon řeší nakládání s odpadními vodami, které jsou vypouštěny do kanalizace pro veřejnou potřebu, vymezuje základní pojmy a upravuje práva mezi producenty odpadních vod, vlastníky a provozovateli kanalizací [3]. V oblasti čistoty vod se vychází z nařízení vlády č. 61/2003 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 znění nařízení vlády č. 229/2007 Sb. a nařízení vlády č. 23/2011 Sb. [1].

13

3.2 Kanalizační řád Kanalizační řád stanovuje podmínky, za kterých se producentům odpadních vod povoluje vypouštět odpadní vody do kanalizace pro veřejnou potřebu. Vytváří právní podklad, který upravuje vztah mezi producentem odpadních vod a provozovatelem kanalizace pro veřejnou potřebu v souladu s vodohospodářskými normami: zákonem č. 274/2001 Sb., vyhláškou č. 428/2001 Sb. a zákonem č. 254/2001 Sb. Kanalizační řád zabezpečuje požadavky na bezporuchový provoz kanalizační sítě a čistírny odpadních vod. V oblasti kanalizační sítě se jedná především o předcházení poruch na kanalizačních stokách, ochranu materiálu stok a objektů. U čistírny odpadních vod se jedná o zajištění bezporuchového provozu celé technologie při maximální efektivnosti a účinnosti čištění s dosažením vyhovujících jakostních ukazatelů na odtoku odpadních vod do recipientu a u chemického a biologického složení čistírenského kalu. Kanalizační řád stanovuje nejvyšší přípustnou míru znečištění u produkovaných odpadních vod v příslušné aglomeraci. Uvádí seznam látek, které nejsou odpadními vodami a jejich vniknutí do kanalizační sítě musí být zabráněno. Součástí kanalizačního řádu jsou údaje o území, technický popis stokové sítě, ČOV, údaje o vodním recipientu, opatření při poruchách, haváriích a mimořádných událostech [4]. Kanalizační řád musí být schválen podle § 14 zákona č. 274/2001 Sb. rozhodnutím příslušného vodoprávního úřadu na základě projednání s orgány státní správy a zástupců měst a obcí, užívajících povrchovou vodu z recipientu pod výustí čistírny odpadních vod [4].

4

ODVÁDĚNÍ ODPADNÍCH VOD V MĚSTĚ BRNĚ

4.1 Kanalizační síť města Brna Město Brno je počtem obyvatel řazeno mezi druhé největší město České republiky. Svojí polohou je předurčeno k přirozenému způsobu gravitačního (spádového) odkanalizování, kdy převážná část bytové a domovní zástavby je situována ve svažitém terénu, oproti jižní části města s průmyslovými a nákupními areály, která jsou na rovinatém terénu. Kanalizační síť je ukončena čistírnou odpadních vod, jejíž větší část je umístěna v katastrálním území Modřic u Brna [5].

14

Více jak 2/3 rozlohy města je odkanalizováno jednotným kanalizačním systémem. Odpadní vody jsou odváděny šesti základními kmenovými stokami, z nichž převážná část je vedena podél řek Svratky a Svitavy, které protékají městem. Značnou nevýhodou uvedených recipientů je jejich malá vodnatost. Součástí kmenových stok jsou odlehčovací komory zajišťující v době přetížení stok přívalovými dešťovými vodami přepad naředěných odpadních vod přímo do recipientu, přičemž ředící poměry jsou dány vodoprávním povolením [5]. Zbývající část města má vybudovaný oddílný způsob odkanalizování. Mezi brněnskou anomálii patří částečné odvádění vod z říčky Ponávky kanalizační sítí, kdy za více jak padesátiletého průtoku dochází k přepadu potočních, balastních vod do kanalizace a tím k značnému nárazovému přetížení sítě. Kanalizační sítí města Brna jsou také odváděny odpadní vody od napojených přilehlých měst a obcí. Společnost Brněnské vodárny a kanalizace a.s. provozuje kanalizaci pro veřejnou potřebu v městech Modřice, Kuřim, Česká, Želešice. Na brněnskou stokovou síť jsou napojeny obce Lipůvka, Ostopovice, Moravské Knínice, Troubsko, Rozdrojovicea rozsáhlá oblast tzv. „Šlapanicko“, což jsou obce Ponětovice, Bedřichovice, Podolí, Šlapanice, Podolí, Jiříkovice, Blažovice, Prace, Kobylnice, Tvarožná, Sivice a Pozořice, Viniční Šumice a Koválovice. Odpadní vody z obce Želešice, Lipůvka, Moravské Knínice jsou měřeny samostatně, Troubsko s Popůvkami jsou napojeny přes Ostopovice a celé „Šlapanicko“ přes Šlapanice. Měrné profily a měřící zařízení jsou odvislé od místních podmínek (žlaby, regulátory, manometry u výtlačných řadů) [4]. 4.1.1 Historický vývoj odkanalizování v Brně Vývoj kanalizace ve městě Brně se nikterak nelišil od jiných středověkých měst. V období 13. - 14. století nebyl ve městě vybudován kanalizační systém, jak jej známe z dnešní doby. Ulicemi vedly povrchové strouhy a svodnice, do kterých se odváděly veškeré tekuté odpady z nemovitostí. Takto řešené primitivní odkanalizování mělo za příčinu vznik epidemii moru a cholery v 15. století. První stoky z kamenného a cihelného zdiva pocházejí až z období 17. století [5]. Zprovozněním pisáreckého vodovodu v roce 1872 došlo k nárůstu produkce odpadních vod ve městě, což vedlo k nutnosti řešit nevyhovující způsob odvádění odpadních vod do řek Svratky a Svitavy. V roce 1892 byl vypracován první projekt na 15

odkanalizování města. Město již v této době mělo vybudováno přes 19 300 m cihelných a 15 100 m betonových stok. Jednalo se převážně o velké sběrače, které odváděly odpadní vody za město, s vyústěním do řek [5]. Budování kanalizační sítě pro odkanalizování historického středu města spadá do období kolem roku 1900. V roce 1919 bylo k městu připojeno 22 okrajových obcí, což vedlo k požadavku na vypracování nového projektu zajišťujícího propojení a rozvoj kanalizační sítě. Projekt v uvedené době řešil možnost zřízení čistírny odpadních vod na území obce Modřice. V období od konce první světové války do začátku druhé světové války dochází k masivnímu budování kanalizací. V uvedené době se kanalizační síť rozrostla o více jak 242 km nových stok. Nástupem druhé světové války se tempo rozvoje a výstavby kanalizací ve městě Brně zpomalilo. Poválečná léta znamenala opravy kanalizací, spolu s dostavbou a prodloužení kanalizačních sběračů k nově budované čistírně odpadních vod, jejíž výstavba byla ukončena na rozhraní 50. - 60. let 20. století [5]. V roce 1963 mělo město vybudováno 407 km stok. Šedesátá léta se nesla ve znamení výstavby sídlišť, k jejichž budování dochází po dobu dalších dvaceti let. Mezi první sídliště, která byla v této době postavena patří s kanalizací jednotného charakteru sídliště Juliánov, Lesná, Černá pole a Žabovřesky. Oddílný systém kanalizace byl vybudován u sídlišť Bohunice, Starý a Nový Lískovec, Líšeň, Vinohrady, Bystrc, Komín, Slatina a Kohoutovice [5]. Na výstavbu kanalizací ve městě Brně byly v průběhu jednotlivých desetiletí využívány různé druhy materiálu, z nichž se nejvíce osvědčily pálené kanalizační cihly, kamenina, beton, litina a čedič. Mezi nejčastěji používané profily stok patří profily tvaru kruhového, vejčitého či tlamového průřezu, zejména u kmenových stok v rovinatém území před ČOV [5, 6]. 180000 160000 140000 120000 100000 m 80000 60000 40000 20000 0 18801889

19101919

19301939

19501959

19701979

19902000

rok

Obrázek 1: Výstavba kanalizace v městě Brně 1880-2000 [6] 16

4.1.2 Kanalizační síť v městě Brně – současnost Tabulka 1: Údaje o kanalizační síti města Brna k 31. 12. 2012 [6] Délka kanalizační sítě v Brně (bez přípojek)

1196 km

Počet kanalizačních přípojek

55 087 ks

Délka kanalizačních přípojek

622 km

Množství vypouštěných odpadních vod do kanalizace celkem

25 359 000 m³

Množství vypouštěných odpadních vod do kanalizace -

17 158 000 m³

splaškových

Důležité objekty na kanalizační síti: Čerpací stanice na kanalizační síti

32 ks

Shybky

12 ks

Retenční nádrže

9 ks

Měrné objekty

13 ks

Odlehčovací komory

75 ks

29,52%

48,16% Jednotná kanalizace

22,32%

Dešťová kanalizace Splašková kanalizace

Obrázek 2:Podíl jednotlivých kanalizací v městě Brně k 12/2012 [6] Stokovou síť města tvoří šest základních kmenových stok "A" - "F" na které navazují kmenové sběrače, zajišťující odvodnění jednotlivých oblastí.

17

Tabulka 2: Popis kmenových stok města Brna [6] Kmenový sběrač

Název

Kanalizační soustava Délka (km)

A

pravobřežní svratecký

jednotná

7,48

B

levobřežní svratecký

jednotná

15,92

C

Ponávka

jednotná

10,00

D

pravobřežní svitavský

jednotná

7,46

E

levobřežní svitavský

jednotná

13,06

F

slatinská

oddílná

6,24

AI

leskavský sběrač

splašková

7,00

BI

štola pod Žlutým kopcem

splašková

CI

kuřimský sběrač

splašková

8,00

FII

líšeňský sběrač

splašková

15,00

Obrázek 3: Schéma stokové sítě města Brna [6]

18

Rozvoj a výstavba kanalizací v Brně byla realizována prostřednictvím spolufinancování z fondů EU: -

Program PHARE 2001-2003

-

Program ekologických staveb ISPA 2003-2005

Celkem bylo z fondů EU vybudováno 21 780 m nových stok. Zahájení staveb v roce 2012 z Kohezních fondů řeší rekonstrukci, dostavbu kmenových stok a kanalizací v městě Brně [5].

Obrázek 4: Výstavba retenční nádrže Jeneweinova [6]

4.2 Čistírna odpadních vod 4.2.1 Historický vývoj ČOV Brno – Modřice Historický vývoj čištění odpadních vod v Brně spadá do období kolem roku 1896. Počátek přípravných prací, pokusů a návrhů na výstavbu ČOV je spojován s významnými osobnostmi, jako byl chemik Alexandr Bayer, profesor brněnské techniky Max Hönig a ing. Ferdinand Abt. Právě pod vedením profesora brněnské techniky Maxe Höniga byla v roce 1905 nejdříve postavena pokusná čistící stanice v Brně - Komárově [5]. 19

Vzrůstající počet obyvatel města, spojený s nárůstem množství produkovaných odpadních vod, stály za nutností řešit výstavbu ústřední čistírny odpadních vod v Brně Modřicích. Samotnou realizaci oddálily přípravné práce, které řešily výstavbu kmenových stok do míst, kde měla být postavena ČOV. V roce 1950 byly zahájeny práce na výstavbě ČOV, které trvaly deset let [5]. Zkušební provoz mechanicko-biologické čistírny v Brně Modřicích byl zahájen v roce 1960. Mechanický stupeň předčištění se skládal z lapače štěrku, hrubých a jemných česlí, lapače písku. Následovaly usazovací nádrže pro zachycení primárního kalu. Biologický stupeň čištění tvořily aktivační a dosazovací nádrže. Surový kal byl čerpán do vyhnívacích komor, vzniklý bioplyn byl energeticky využíván. Součástí čistírny bylo kalové hospodářství, kdy anaerobně stabilizovaný kal byl vysoušen na kalových polích a lagunách s následným využitím v zemědělství. Provozovatel čistírny vlastnil i tzv. „humusárnu“, kde byl vysušený kal zpracováván [5]. Zvyšující se požadavky na množství čištěných vod znamenaly další výstavbu a modernizaci čistírny v následných letech. Během 80. let došlo k vybudování nového mechanického předčištění a rozšíření biologického stupně o dvě aktivační nádrže spolu s připojením patnácti nových dosazovacích nádrží, včetně nové dmýchárny vzduchu. V letech 1986-1990 byla realizována výstavba čtyř nových kruhových usazovacích nádrží a pro posílení kalového hospodářství byla zbudována nová čerpací stanice primárního kalu. Rovněž došlo k modernizaci úseku plynového hospodářství čtyřmi plynojemy. U kalového hospodářství došlo k zahájení rekonstrukce anaerobně stabilizačních nádrží. Pro zvýšení obsahu sušiny u odvodňovaného kalu byly instalovány nově sítopásové lisy. Právě kalové hospodářství a plnění limitů na odtoku z ČOV byly jedním z důvodů pro řešení rozsáhlé rekonstrukce po roce 1992 [5]. 4.2.2 Rekonstrukce a rozšíření ČOV Modřice - současnost Z důvodu legislativních změn a požadavků na kvalitativní ukazatele vypouštěných vyčištěných vod do recipientu, byla na ČOV Modřice provedena rozsáhlá rekonstrukce a dostavba, která proběhla v letech 1998-2005. Provedená rekonstrukce, zajistila navýšení projektového zatížení čistírny odpadních vod na 513 000 EO. Rozvoj města si však v následných letech vyžádal další optimalizaci čistírny z důvodu přetěžování biologického stupně čištění, kdy koncem roku 2009 byly upraveny aktivační nádrže. Optimalizace představovala posílení aerační kapacity a zpětné zavedení chemického 20

odstraňování fosforu. Po provedení těchto úprav bylo vydáno vodoprávní povolení, umožňující navýšení zatížení čistírny odpadních vod na 630 000 EO [7]. Mechanický stupeň čištění odpadních vod Představuje ochranu dalšího stupně čistírny odpadních vod, zabraňuje vniknutí nežádoucích nerozpuštěných látek a materiálů do biologického procesu čištění. Mechanické předčištění se skládá z: lapáku štěrku, česlí s šířkou průlin 6mm, lapáku písku se separací tuku flotací. Tato zařízení zabraňují usazení sedimentu (písku a štěrku) na nežádoucích místech, česle ochraňují proces před vnosem nerozpuštěných plovoucích látek, čímž dochází k ochraně dalších technických prvků ČOV (předcházení abraze materiálu u čerpadel apod.). Součástí mechanického předčištění je šest rekonstruovaných usazovacích nádrží, kdy v bezdeštném období jsou využívány pouze čtyři usazovací nádrže, další dvě jsou záložní [7, 8]. Biologický stupeň čištění odpadních vod Biologický stupeň je řešen jako aktivace s předřazenou denitrifikací. Odpadní voda je přiváděna do anaerobní nádrže (defosfatace, předřazená denitrifikace) v anoxické části nádrže. Posledním stupněm aktivace je oxická část s jednobublinnou aerací, kde dochází k procesu nitrifikace. Vzduch je dodáván čtyřmi dmýchadly. Odbourávání fosforu je v biologické části zajištěno dávkováním síranu železitého. Z aktivačních nádrží jsou odpadní vody odváděny do šesti dosazovacích nádrží zajišťující odloučení aktivovaného kalu. Vyčištěná odpadní voda je odváděna odtokovým objektem do řeky Svratky. Kvalita a množství je sledováno a měřeno v celém procesu čištění analyzátory a vzorkovači [7, 8]. Kalové hospodářství Přestavuje u čistírny odpadních vod technologické operace, které zajišťují úpravu, zpracování vzniklých čistírenských kalů s cílem snížení jejich celkového množství, spolu se zajištění vyhovujících ukazatelů u produkovaných kalů pro možnost dalšího nakládání s tímto vedlejším produktem čištění (využití v zemědělství, kompostování, termické zpracování). Z usazovacích nádrží je primární kal následně zahušťován v gravitačních zahušťovacích nádržích, kal je odtahován do kalové směšovací nádrže, odsazená voda je vrácená zpět do usazovacích nádrží.

21

Přebytečný biologický kal je zahušťován ve flotační jednotce s následným sycením vzduchem. Primární a přebytečný biologický kal je smísen v směšovací nádrži s postupným čerpáním do vyhnívacích nádrží. Teplota ve vyhnívací nádrži se pohybuje kolem 35 °C a doba zdržení kalu je 22 dnů. Následuje uskladnění kalu (max. 4 dny), vyhnilý kal je čerpán k odvodnění na odstředivkách a sušení. Sušení kalu při průměrné teplotě 100 °C zajišťuje dostatečnou pasterizaci a hygienizaci kalu pro další možnost nakládání s tímto produktem [7, 8]. Plynové hospodářství Představuje zpracování bioplynu, který vzniká při vyhnívání kalu ve vyhnívacích nádržích. Bioplyn je čerpán do plynojemů s následným využitím pro výrobu elektřiny v kogeneračních jednotkách, přebytečný plyn je spalován v hořácích [7, 8].

5

MONITORING PRODUCENTŮ ODPADNÍCH VOD

5.1 Monitoring obecně Proces monitoringu producentů odpadních vod vychází z požadavku na sledování ukazatelů množství a kvality vypouštěných odpadních vod, které jsou následně odváděny kanalizační sítí na čistírnu odpadních vod. 5.1.1 Stanovení množství vypouštěných odpadních vod Způsob stanovení množství vypouštěných odpadních vod vychází ze zákona č. 274/2001 Sb. a prováděcí vyhlášky č. 428/2001Sb. Množství vypouštěných odpadních vod do kanalizace pro veřejnou potřebu lze stanovit: a) Přímo – množství vypouštěných odpadních vod je měřeno přes měřící zařízení na základě průtoku a objemu. Zařízení (měrné objekty) typu indukční průtokoměr, Parshallův žlab apod. jsou v majetku producenta odpadních vod, který zajišťuje jejich provoz a úřední ověření dle zákona č. 550/1990 Sb. - zákon o metrologii. Měrné objekty jsou trvale instalovány na kanalizační přípojce v místě před napojením do kanalizace. Povinnost zřídit měrný objekt je limitována množstvím vypouštěných odpadních vod, kdy u jednotné kanalizační přípojky je za bezdeštného průtoku vypouštěno množství

22

přesahující 0,005 m3/s (max. hodinový průtok), u oddílného systému odkanalizování je hodnota limitována denní produkcí 100 m3/den (průměrný denní průtok) [3, 9].

Obrázek 5: Měrný objekt Parschallův žlab b) Nepřímo - množství odpadních vod zde není stanoveno na základě přímého měření objemu a průtoku. Zákon č. 274/2001 Sb. §19 vychází z předpokladu, že odběratel, který odebírá vodu z vodovodu, vypouští do kanalizace takové množství odpadních vod, které bylo naměřeno vodoměrem. Dalším způsobem je stanovení množství vycházející ze směrných čísel roční spotřeby na základě vyhlášky č. 428/2001 Sb. Tabulka 3: Vybrané směrné čísla spotřeb dle vyhlášky č. 120/2011 Sb. na jednoho obyvatele bytu s tekoucí studenou vodu, mimo byt /za rok na jednoho obyvatele bytu bez tekoucí teplé vody (teplé vody na kohoutku)/za rok na jednoho obyvatele bytu s tekoucí teplou vodou (teplá voda na kohoutku)/za rok součet spotřeb teplé a studené vody na jednoho obyvatele bytu v rodinném domu s (max. 3 byty - 3 rodiny) se připočítává 1 m³ na spotřebu spojenou s očistou okolí rodinného domu i s očistou osob při aktivitách na zahradě osobní automobil (užívaný pro domácnost) stříkání a umývání, předpokládá se mytí 10x ročně

15 m³ 25 m³ 35 m³ 1 m³ 1 m³

venkovní zahrady okrasné (trávníky, květiny) nebo osázené zeleninou/na 100 m²

16 m³

sady osázené ovocnými stromy nebo jinak využívané/na 100 m²

3 m³

pro automatické zalévání zahrad s pěstováním květin, zeleniny podle čidel na určení vlhkosti

12 m³

23

5.1.2 Charakteristika a složení odpadních vod Na odpadní vody lze pohlížet, jako na vody, jejichž kvalita byla zhoršena lidskou činností. Látkové složení odpadních vod určuje rozsah a míru znečištění. Ukazatele znečištění svým koncentračním zastoupením stanovují limitní hodnoty pro produkované odpadní vody. Zavedeným měřítkem znečištění produkovaných odpadních vod je průměrné znečištění od 1 obyvatele za 1 den při produkci 150 l odpadních vod. Základní jednotkou je ekvivalentní obyvatel (EO) [10]. 5.1.3 Fyzikální a chemické vlastnosti odpadních vod Fyzikální a chemické vlastnosti vypovídají o druhu vypouštěných odpadních vod. Odpadní vody obsahují látky, které mají původ v pitné vodě nebo produktech metabolismu. Látkové složení je rovněž ovlivněno činností obyvatelstva (splaškové vody z domácností, WC, koupelen apod.), charakterem průmyslu a výroby (potravinářský průmysl, strojírenský průmysl). K fyzikálním vlastnostem odpadních vod patří: zbarvení, zápach, pH a teplota. Zbarvení odpadních vod bývá šedé až šedohnědé, tyto vody bývají silně zakalené. Teplota u splaškových vod se pohybuje v rozmezí 7 °C - 25 °C. Nižší teplota může být způsobena odváděním povrchových nebo balastních vod jednotným kanalizačním systémem, samozřejmostí jsou rozdíly teplot během jednotlivých ročních období. Teplota určuje rychlost biochemických reakcí. Parametr pH ovlivňuje biologickou aktivitu a měl by se pohybovat v rozmezí 6,8 -7,5 [8]. 5.1.4 Ukazatele znečištění u odpadních vod 5.1.4.1 Organické znečištění Odpadní vody vykazují zastoupení různých organických látek. Pro určení kvalitativního a kvantitativního obsahu jednotlivých látek v odpadních vodách se proto obvykle využívá skupinové stanovení. Skupinové ukazatele míry organického znečištění odpadních vod jsou biochemická spotřeba kyslíku (BSK), chemická spotřeba kyslíku (CHSK), celkový organický uhlík (TOC).

24

Biochemická spotřeba kyslíku (BSK) Patří k nejvýznamnějším ukazatelům znečištění u odpadních vod. Hodnota BSK udává množství kyslíku spotřebovaného mikroorganismy při biochemickém rozkladu organických látek v odpadních vodách za aerobních podmínek. BSK5 je množství kyslíku spotřebovaného mikroorganismy za 5 dní. U splaškových odpadních vod se BSK5 pohybuje v rozmezí 150-400 mg/l [8]. Chemická spotřeba kyslíku (CHSK) Je mírou celkového množství kyslíku potřebného pro oxidaci všech organických látek obsažených v odpadních vodách. Ukazatel CHSK stanovuje celkovou koncentraci organických látek v odpadní vodě. CHSKCr je ukazatelem použitého oxidačního činidla (dvojchroman draselný). Poměr mezi BSK a CHSK vypovídá o biologické rozložitelnosti organického znečištění u odpadních vod. Koncentrační hodnota CHSK proti BSK bývá zpravidla dvojnásobná. Nízké hodnoty poměru CHSK vypovídají o zastoupení látek snadno rozložitelných, oproti vysokým hodnotám poměru, které znamenají zastoupení látek obtížně rozložitelných [8]. Organický uhlík (TOC) Celkový organický uhlík (TOC) vyjadřuje množství organických látek v odpadní vodě. Vysoké hodnoty TOC vypovídají o sníženém obsahu kyslíku v odpadní vodě a signalizují přítomnost anaerobních mikroorganismů, které mají za příčinu vznik toxického sirovodíku. Vzniklý sirovodík je toxický pro ostatní mikroorganismy zajišťující biochemický rozklad látek, využívaný při čištění odpadních vod [10]. 5.1.4.2 Anorganické znečištění Anorganické látky jsou v odpadní vodě zastoupeny v rozpuštěné formě. Mezi sledované ukazatele zastoupené v odpadních vodách patří fosfor, dusík, těžké kovy.

Fosfor (P) Fosfor obsažený v odpadních vodách se vyjadřuje jako celkový fosfor (Pcelk.) a představuje zastoupení všech forem fosforu, který se může v odpadních vodách vyskytovat. Do odpadních vod se fosfor dostává jako produkt lidského metabolismu, kdy je vylučován močí. Nemalý podíl je rovněž zastoupen v polyfosfátech, obsažených 25

v pracích prostředcích využívaných v domácnostech. Vysoké hodnoty fosforu v odpadních vodách mají za příčinu eutrofizaci vod [10]. Dusík (N) Dusík se v odpadních vodách vyskytuje jak ve formě organické tak anorganické (amoniakové, dusitanové a dusičnanové). Vysoké koncentrace dusíku ve formě amoniaku mají za příčinu vznik toxického prostředí pro vodní organismy [8].

Znečišťující látky v odpadních vodách

Nerozpustné látky

Rozpustné látky organické

biologicky rozložitelné (cukry, mastné kyseliny)

biologicky nerozložitelné (barviva)

anorganické (těžké kovy)

biologicky rozložitelné (škrob)

anorganické organické

biologicky nerozložitelné (plasty,papír)

usaditelné (celuloza)

neusaditelné

koloidní (bakterie)

usaditelné (písek, zemina)

neusaditelné (brusný prach)

plovoucí (papír)

Obrázek 6: Schéma látkového znečištění odpadních vod [8] 5.1.5 Limitní hodnoty znečištění stanovené Kanalizačním řádem Limitní hodnoty přípustné míry znečištění odpadních vod vypouštěných do kanalizace pro veřejnou potřebu jsou stanoveny provozovatelem kanalizace a ČOV a jsou nezbytné pro plnění podmínek vydaného vodoprávního povolení k vypouštění vyčištěných odpadních vod z ČOV do vod povrchových (recipientu). Za předpokladu, že producent odpadních vod, který vypouští tyto vody do kanalizace pro veřejnou potřebu, neohrozí kvalitativními hodnotami produkovaných odpadních vod proces čištění ČOV a materiál stok [4]. Kanalizační řád rovněž uvádí seznam látek, které nejsou odpadními vodami a jejich vniknutí do kanalizace musí být zabráněno. Látky, které nejsou odpadními vodami dle zákona č. 254/2001 Sb. V příloze, která je nedílnou součástí této práce, uvádím limitní hodnoty znečištění stanovené kanalizačním řádem provozovatele kanalizace v městě Brně, společností 26

Brněnské vodárny a kanalizace, a.s. Přílohou je rovněž seznam látek, které nejsou odpadními vodami dle zákona č. 254/2001 Sb. 5.1.6 Odběr vzorků u odpadních vod Odběr vzorků se provádí za účelem stanovení koncentračních hodnot jednotlivých ukazatelů znečištění u odpadních vod, případně pro zjištění látkového zatížení odpadních vod znečišťujícími látkami. Zvolený způsob odběru vzorků musí co nejlépe charakterizovat vlastnosti odpadní vody. Odběry vzorku jsou prováděny: -

producentem odpadních vod za účelem dodržení podmínek stanovených příslušným vodoprávním úřadem. Do této skupiny patří rovněž producenti znečištění, kteří vypouštějí vyčištěné odpadní vody do vod povrchových.

-

provozovatelem kanalizací pro účel kontroly dodržování limitních hodnot znečištění u vypouštěných odpadních vod do kanalizace pro veřejnou potřebu.

-

příslušnými úřady v rámci platné legislativy (ČIŽP, odbory ŽP apod.)

Odebíraný vzorek musí zaručit reprezentativní vlastnosti v závislosti na podmínkách času a místa. Zásady a postupy při odebírání vzorků jsou popsány v normě ČSN ISO 5667-10. [4] Členění z hlediska typu a druhu odběru vzorku uvedené v Kanalizačním řádu města Brna: a) prostý vzorek Rovněž označován jako „bodový“, je získán okamžitým, jednorázovým odběrem celého objemu vzorku. Uvedený typ odběru je využíván především při krátkodobém vypouštění odpadních vod nebo při havarijních situacích, kdy nelze provést odběr směsného vzorku. b) směsný vzorek Často označován jako „slévaný“ je získán odběrem řady prostých vzorků za určitý časový úsek.

27

Směsné vzorky lze z hlediska času členit: 1) Typ A - dvouhodinový směsný vzorek získaný sléváním 8 dílčích vzorků stejného objemu v intervalu 15 minut 2) Typ B - 24 hodinový směsný vzorek získaný sléváním 12 objemově stejných dílčích vzorků v intervalu 2 hodin 3) Typ C- 24 hodinový směsný vzorek získaný sléváním 12 dílčích vzorků odebíraných v intervalu 2 hodin o objemu úměrném aktuální hodnotě průtoku v době odběru dílčího vzorku [4] 5.1.7 Členění odpadních vod Nařízení vlády č. 61/2003 Sb. novela č. 229/2007 Sb. definuje a člení odpadní vody do dvou základních kategorií: a) průmyslové odpadní vody - 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, současně však mohou produkovat i splaškové odpadní vody. b) městské odpadní vody - 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 se srážkovými vodami. Často se setkáváme s členěním odpadních vod podle místa jejich vzniku: -

splaškové odpadní vody

-

průmyslové odpadní vody

-

dešťové odpadní vody

-

balastní vody

5.1.7.1 Srážkové vody Termín srážkové vody není definován žádným právním předpisem. Tyto vody lze členit z několika pohledů. V případě, že se srážková voda dotkne zemského povrchu lze

28

ji považovat za vodu povrchovou. Pokud se však změní její jakost znečištěním z povrchu, musí být takové vody považovány za vody odpadní [11]. Většina měst má vybudovaný systém odkanalizování jednotnou kanalizací, kdy splaškové vody jsou po smísení se srážkovými odváděny na ČOV. Část těchto vod může být v době přívalových dešťů odváděna do recipientu prostřednictvím odlehčovacích komor, které jsou umístěny na stokové síti. V případě, že vybudovaná stoková síť příslušného města je charakteru oddílného systému, tj. již při napojení producentů dochází k oddělení odpadních vod na vody splaškové a vody dešťové, jsou tyto vody odváděny dešťovou kanalizací přímo do recipientu za předpokladu dosažení kvalitativních ukazatelů povrchových vod. V poslední době je kladen důraz na využitelnost těchto vod v místě jejich vzniku, kdy vlastník nemovitosti (pozemku) má povinnost nakládat se srážkovými vodami ať již formou zasakování nebo využitím k závlahám. Dochází tím k ochraně kapacity stokové sítě, která je v některých okrajových částech na hranici své navržené kapacity. Srážkové vody jsou u většiny provozovatelů kanalizací a ČOV sledovány po stránce množstevních ukazatelů, kdy tyto hodnoty hrají významnou roli pří výpočtu kapacity stokových sítí, ČOV a v neposlední řadě i z důvodů ekonomických, kdy jsou vypouštěné vody do toků správci jednotlivých povodí zpoplatněny. Stanovení množství srážkových vod vychází ze srážkového úhrnu příslušného regionu a odtokových součinitelů jednotlivých ploch. Srážkový úhrn: dlouhodobý (třicetiletý) z měření ČHMÚ v Brně 548 mm/m2 za rok [4] Výpočet množství = srážkový úhrn x odtokový součinitel Tabulka 4: Stanovení množství srážkových vod dle zákona č. 274/2001 Sb. vyhláška č. 428/2001 Sb. Druh plochy

A

B

C

Těžce propustné a

Lehce propustné

Plochy pokryté

zastavěné plochy

zpevněné plochy

vegetací

Odtokový součinitel

0,9

0,4

0,05

Roční množství v m³ na

0,4932

0,2192

0,0274

Popis ploch

1m²

Z pohledu jakostních ukazatelů u srážkových vod, lze vyloučit znečištění z atmosféry. Průměrné složení atmosférických depozic sice vykazuje dle měření 29

Českého hydrometeorologického ústavu určité procento těžkých kovů Cd, Pb, Cr, Cu, Zn, Ni, koncentrace těchto látek jsou však zanedbatelné. Ve skutečnosti srážková voda dopadá na povrch, kde dochází před odtokem do kanalizace ke změně jejího složení. V SRN bylo v letech 1996 a 2003 provedeno kvalitativní měření srážkových vod odváděných ze střech a komunikací [12]. Tabulka 5: Obsah těžkých kovů ve srážkové vodě podle Bollera a Höflingera (1996) [12] Zkoumaná

Jednotka

složka

Srážková

Odtok

Odtok

voda

střechy

komunikace

Kadmium

[μg/l]

2,6

0,61

5,3

Měď

[μg/l]

12

446

115

Olovo

[μg/l]

43

85

318

Zinek

[μg/l]

89

5589

478

Z naměřených hodnot lze konstatovat, že vysoké hodnoty těžkých kovů Cu a Zn u srážkových vod ze střech jsou ovlivněny druhem materiálu, který je používán jako střešní krytina u nemovitostí. Zajímavá je naměřená koncentrace Cd ve srážkové vodě, kdy autor uvádí 2,6 μg/l. Měřením Českého hydrometeorologického ústavu byla koncentrace Cd z atmosférických depozic v ČR stanovena na průměrnou hodnotu 0,37 μg/l. Tabulka 6: Složení srážkových vod z komunikací podle Gretschela a kol.(2003) [12] Složka

Pb [μg/l]

Cd [μg/l]

Cr [μg/l]

Cu [μg/l]

Zn [μg/l]

Ni [μg/l]

Minimum

80

1,4

5,2

40

160

8

Maximum

340

6,4

24,2

140

620

57

Průměr

180

3,1

11

100

300

20

Akreditovaná laboratoř společnosti Brněnské vodárny a kanalizace provedla v roce 2013 odběr vzorků z dešťových kanalizací, sloužících k odvodnění komunikací v městě Brně. Odběr vzorků byl proveden v měsíci březnu. V uvedené době docházelo k povrchovým splachům u komunikací znečištěných po zimní údržbě. Rozbor vzorku byl zaměřen na těžké kovy, vyskytující se v znečištěných dešťových vodách odváděných z dopravou zatížených komunikací města Brna. 30

Tabulka 7: Složení srážkových vod z komunikací, hodnoty naměřené laboratoří BVK, a.s. [6] Sledované ukazatele znečištění Místa odběru

Pb

Cd

Cr

Cu

Zn

Ni

[μg/l]

[μg/l]

[μg/l]

[μg/l]

[μg/l]

[μg/l]

U Viaduktu

120

4

90

210

630

60

Reissigova-Střední

<30

<3

130

320

920

60

Křenová-Vlhká

40

<3

220

420

1040

120

Chrlická

<30

<3

130

410

950

60

Královo pole -nádraží

50

<3

150

360

1020

80

Z uvedených údajů vyplývá, že srážkové vody z povrchů střech a komunikací lze označit za odpadní vody silně znečištěné, které vyžadují před dalším využitím čištění. Tyto vody nelze bez předčištění vypouštět do vod podzemních.

5.2 Producenti odpadních vod 5.2.1 Producenti splaškových odpadních vod – domácnost Tyto odpadní vody vznikají převážně jako produkt lidského metabolismu a činností v domácnostech, jde především o odpadní vody z kuchyní, WC, koupelen. Mezi hlavní ukazatele znečištění patří: BSK5, CHSK, NL, RL, N-NH4, Pcelkem, Ncelkem. K rizikovým producentům odpadních vod z domácností patří majitelé kuchyňských drtičů odpadu. Používáním uvedeného zařízení dochází k nadměrnému obohacení odpadních vod o organické látky. V případě osazení těchto zařízení u většího počtu domácností by došlo k zanášení kanalizační sítě organickými sedimenty, spojenému s rozkladnými procesy při odvádění takovýchto odpadních vod. Na čistírně odpadních vod by docházelo k látkovému přetížení, jehož důsledkem bývá snížená účinnost čištění, která se projevuje na odtoku z ČOV a na produkovaném množství kalu. Takto nedostatečně stabilizovaný čistírenský kal má zhoršené senzorické vlastnosti a zvýšené bakteriální znečištění, vylučující možnost dalšího nakládání formou kompostování nebo aplikací na zemědělskou půdu. Zákon č. 274/2001 Sb. stanovuje nejvyšší míru znečištění u produkovaných odpadních vod od obyvatelstva. Používáním drtičů kuchyňského odpadu by docházelo k překračování stanovené míry znečištění [6,15].

31

V Kanalizačním řádu pro statutární město Brno bylo používání drtičů kuchyňského odpadu zakázáno. 5.2.2 Producenti průmyslových vod Průmyslové odpadní vody se svým složením a charakterem znečištění významně liší od splaškových odpadních vod z domácností. Tyto vody pocházejí přímo z technologie výroby nebo z podpůrných procesů provázejících výrobu. 5.2.2.1 Producenti průmyslových odpadních vod – potravinářský průmysl Mezi významné producenty v oblasti potravinářského průmyslu patří odvětví porážky a zpracování masa. Odpadní vody produkované tímto potravinářským odvětvím se vyznačují vysokým organickým znečištěním a vysokou hodnotou extrahovatelných látek – tuků. V případě, že se průmyslový závod zabývá porážkou zvířat, jsou odpadní vody znečištěny látkami bílkovinového charakteru, jako jsou kousky masa, kůží, chrupavek a krve. Právě podíl krve v odpadních vodách vykazuje vysokou koncentraci CHSK [13]. Hlavními kontrolovanými ukazateli těchto odpadních vod jsou: pH, BSK5, CHSK, NL, EL, N-NH4, Pcelkem, RAS. Nekázeň producentů představuje riziko na kanalizační síti spojené se snížením průtoku z důvodu zanášení potrubí tukem a organickými látkami. V procesu čištění odpadních vod dochází k zalepení vloček kalu v aktivaci ČOV tukem, zhoršují se vlastnosti přebytečného kalu [13]. Vypouštění odpadních vod z uvedeného potravinářského odvětví je řešeno přes předčistící zařízení, kterým je odlučovač tuků nebo tlaková flotace. Právě tlaková flotace s předřazeným mechanickým předčištěním (rotační síto) je u provozů zabývajících se porážkou a zpracováním masa velmi účinná. Proces tlakové flotace představuje sycení odpadní vody vzduchem, který vynáší tuk na hladinu, odkud je automaticky stírán do záchytné nádrže. Pro navýšení účinnosti flotační jednotky je možné dávkování chemikálií. Flotací lze redukovat koncentrace BSK5, CHSK a organické znečištění [13]. Mezi

drobné

producenty

potravinářského

průmyslu

patří

provozovatelé

stravovacích zařízení a restaurací. Tito producenti používají před vypouštěním

32

odpadních vod předčistící zařízení typu odlučovače tuků. Nekázeň u těchto producentů se nejčastěji projevuje na kanalizační síti. V městě Brně patří do kategorie potravinářského průmyslu výroba piva v místním pivovaru. Odpadní vody produkované při výrobě piva vykazují silné organické znečištění a vysoký podíl nerozpuštěných látek. Jedná se o odpadní vody s vysokým podílem pevných částic ze spotřebovaného obilí a odpadního droždí. Kolísání poměru koncentrace BSK5 a CHSK způsobuje obsah cukrů, škrobu a ethanolu. Hlavními kontrolovanými ukazateli těchto odpadních vod jsou: pH, BSK5, CHSK, NL., RL. Rizikem pro malé čistírny odpadních vod při nátoku průmyslových vod z potravinářského průmyslu je nárazové přetížení. Příkladem mohou být kolapsy malých ČOV na Jižní Moravě v době vinařských kampaní, kdy docházelo k problémům na mechanickém předčištění (slupky, jadérka vinné révy) na česlích. Největším problémem však byl biologický proces čištění, u kterého docházelo k nárůstu vláknitých bakterií, spojeným s vyplavováním aktivovaného kalu z dosazovací nádrže [14]. U komunální čistírny v Brně s nátokem 1200 l/s se jedná o odpadní vody dobře biologicky odbouratelné. Pro provoz kanalizační sítě je riziko při vypouštění takových odpadních vod vyšší, spojené s možností vzniku nánosů a snížení průtočnosti. Problém může rovněž představovat nekázeň producentů při likvidaci louhů a kyselin při dezinfekci potravinářských provozů. Tabulka 8: Naměřené koncentrační hodnoty na ČOV Perná v období vinařské kampaně [14] Sledované ukazatele znečištění [mg/l] Datum

pH

CHSKCr

BSK5

NLcelk

RLcelk

RLanorg

RLorg

N-NH4

P

10. 1. 2012

7,3

2190

1160

972

1444

908

536

60,5

10,7

24. 1. 2012

7,5

1670

1140

406

1298

838

460

13,2

5,16

30. 10. 2012

6,5

2660

1600

468

1836

932

904

25,2

6,72

11. 12. 2012

6,9

4140

2350

382

2152

988

1164

60,5

8,89

33

5.2.2.2 Producenti průmyslových odpadních vod – strojírenský průmysl Odpadní vody ze strojírenského průmyslu patří po stránce kvalitativních ukazatelů k těm nejrizikovějším. Tyto vody vykazují silné chemické znečištění, které pochází z charakteru výroby. Nejčastěji se jedná o technologie spojené s povrchovou úpravou a mechanickým zpracováním kovů. V oblasti výroby s povrchovou úpravou kovů jde o procesy odmašťování, zinkování, chromování, niklování apod. U strojírenské výroby s mechanickým zpracováním kovu se jedná o řezání, odmašťování, konzervační a antikorozní úpravu kovu s využitím různých výrobních chemických lázní [13]. Mezi rizikové látky, které se vyskytují v odpadních vodách, ze strojírenského průmyslu patří: těžké kovy, kyanidy, tenzidy, chlorované uhlovodíky, kyseliny, louhy, organické a anorganické sloučeniny fosforu a ropné látky. Nekázeň producentů odpadních vod ze strojírenského průmyslu představuje vážné riziko na účinnost biologického stupně čištění ČOV, spojené s kontaminací produkovaného čistírenského kalu. Nebezpečné látky, které se následně v čistírenském kalu vyskytují, jsou těžké kovy, toxické látky a látky biologicky neodbouratelné. Následné nakládání s takto znehodnoceným čistírenským kalem bývá značně omezeno. Je vyloučena možnost aplikace kalů na zemědělskou půdu jak přímou formou, tak formou kompostování. Jedinou možností je proces termického zpracování, který však znamená pro provozovatele ČOV navýšení nákladů na zpracování kalu. V případě nevyhovujících koncentračních ukazatelů pro termické zpracování je povinnost nakládat s kalem jako nebezpečným odpadem, kdy kal musí být uložen na skládce nebezpečných odpadů [6, 13]. Kontrolovanými ukazateli těchto odpadních vod jsou: pH, BSK5, CHSK, NL, N-NH4, Pcelkem, RAS, AOX, těžké kovy. Producentům odpadních vod ze strojírenského průmyslu je pro nakládání s odpadními vodami uložena vodoprávními úřady povinnost předčištění produkovaných odpadních vod před jejich vypouštěním do kanalizace pro veřejnou potřebu. Pro předčištění jsou využívána zařízení typu neutralizační stanice, deemulgační stanice. Zařízení pracuje na principu úpravy pH

přidáváním vhodných chemikálií.

V neutralizačním reaktoru dochází působením chemikálií ke srážení částic, kdy při průtoku flokulačním reaktorem vznikají vločky, které následně sedimentují v usazovací nádrži. Dočištění odpadních vod může být přes pískový filtr [13].

34

5.2.2.3 Producenti se specifickým zdrojem znečištění Mezi producenty se specifickým zdrojem znečištění v oblasti průmyslových odpadních vod patří producenti, kteří vypouštějí odpadní vody, které svým znečištění překračují limitní hodnoty stanovené vyhláškou č. 428/2001 Sb., zákonem č. 274/2001 Sb. a Kanalizačním řádem pro uvedenou aglomeraci. Do této kategorie jsou zařazeni producenti, u kterých existují technickoekonomické důvody pro individuální stanovení limitů znečištění u vypouštěných odpadních vod [4]. Provozovatel kanalizace a ČOV vyhodnocuje limitní hodnoty odpadních vod přiváděných na čistírnu, s ohledem na dodržení kapacity a čistícího efektu. Sledované limity určují rozsah a platnost udělené výjimky pro povolení vypouštění odpadních vod do kanalizace pro veřejnou potřebu [4]. Příklad porovnání limitních hodnot znečištění stanovené kanalizačním řádem města Brna u producentů průmyslových odpadních vod obvyklého složení a producentu se specifickým složením odpadních vod. Tabulka 9: Ukazatele znečištění u pivovaru kvalitativní měření VAS [13] Produkované OV

Vypouštěné OV

Limity kanalizačního

[mg/l]

[mg/l]

řádu [mg/l]

BSK5

400-3500

110-900

800-1200

CHSK

600-3600

180-1500

1500-1800

NL

200-600

40-250

200-400

RL

600-3200

460-3200

1200-2000

Ukazatel znečištění

Tabulka 10: Limitní hodnoty povolené Kanalizačním řádem města Brna pro producenta odpadních vod - pivovar Heineken Česká republika, Brno - Hlinky Ukazatel znečištění

Limity kanalizačního řádu pro producenty se specifickým zdrojem znečištění [mg/l]

BSK5

1500-3000

CHSK

2500-5000

NL

1000-2000

RL

1800-3600

35

Limitní hodnoty koncentrací, povolené Kanalizačním řádem pro město Brno pro producenta v tabulce č. 10 je aritmetický průměr koncentrací za posledních 12 měsíců, tyto hodnoty nesmí být překročeny. Odebírané vzorky musí zaručit reprezentativní vlastnosti produkovaných odpadních vod při běžném výrobním procesu [4]. 5.2.3 Malé a neprůmyslové zdroje znečištění V oblasti monitorování zdrojů těžkých kovů Hg a Cd, vyskytujících se v odpadních vodách, patří do uvedené kategorie stomatologická zařízení. Produkované odpadní vody vykazují určité procento amalgámu, který svým obsahem až 50 % Hg patří k nebezpečným odpadům. I když je nakládání s amalgámem řešeno legislativou, kdy je sledován nákup a vrácení pevných složek, uniká určité procento do odpadních vod ze stomatologických zařízení i přes nainstalované odlučovače. Rizikem pro provozovatele kanalizací představuje podíl rtuti a kadmia obsažené v čistírenském kalu, který je následně termicky zpracován. Termický způsob zpracování kalu je limitován emisemi znečištění vypouštěných do ovzduší při spalovacím procesu, kdy Hg a Cd se řadí mezi silně těkavé látky při spalování [16]. Teoretický výpočet produkovaného amalgámu ze stomatologických pracovišť: 1 pracoviště (1 křeslo) produkuje v odpadních vodách: 72 g Hg za rok V roce 2001 bylo v Brně registrováno 600 pracovišť: 600 x 72g = 43 kg Hg za rok V zemích EU se ročně spotřebuje na výrobu amalgámu odhadem mezi 55 000 – 95 000 kg rtuti, přičemž některé země používání těchto zubních výplní zakázaly [6,16]. Nakládání s odpadními vodami z uvedených stomatologických zařízení se řídí zákonem č. 254/2001 Sb. § 16 a § 32. Ve městě Brně řeší problematiku platný Kanalizační řád, který stanovuje podmínky pro vypouštění odpadních vod ze stomatologických zařízení. Producentům odpadních vod je uložena podmínka instalace odlučovačů amalgámu, kdy účinnost nově osazených zařízení je 95 %. Pro dlouhodobé udržení takto vysoké účinnosti odlučovače amalgámu je producentům uložena 36

povinnost vedení provozní evidence zařízení včetně záznamu o odstraňování odloučeného amalgámu. 5.2.4 Dovozy odpadních vod V okrajových částech města Brna jsou stále ještě obydlené oblasti, kde není vybudován kanalizační systém. Likvidace odpadních vod je řešena prostřednictvím bezodtokých jímek a žump. Vlastníkům nemovitostí ukládá současná legislativa povinnost, vyvážet odpadní vody prostřednictvím firem s platným oprávněním. Dovoz odpadních vod ve městě Brně je řešen prostřednictvím stáčecích míst. Jedním místem je přímo čistírna odpadních vod Modřice a druhým je stáčecí místo Bystrc, které slouží pro rekreační oblast Brněnské přehrady, třetí je na čerpací stanici odpadních vod Kuřim, kam jsou přiváženy odpadní vody z obcí na Blanensku. Všechna stáčecí místa jsou plně automatizována a je zde měřeno množství a kvalita vypuštěných odpadních vod od přepravců. Pro evidenci o dovezených vodách mají smluvní přepravci čipovou identifikační kartu. Rizikem při čištění odpadních vod z jímek a žump je tzv. „černý kal“, který vzniká anaerobními procesy u dlouho nevyvážených jímek [6]. Kontrolovanými ukazateli těchto odpadních vod jsou: BSK5, CHSK, NL, RL, N-NH4, Pcelkem, Ncelkem, těžké kovy (Cu, Cr, Cd, Pb, Ni, Zn, Hg). Z provozní evidence společnosti BVK a.s. je potvrzeno, že někteří přepravci přivážejí odpadní vody, které svým složením neodpovídají limitním hodnotám stanovených Kanalizačním řádem provozovatele kanalizační sítě a ČOV. Naměřené ukazatele znečištění vypovídají, že jsou formou dovozů likvidovány odpadní vody z různých ekologických zátěží nebo neudržovaných předčistících zařízení typu odlučovačů ropných látek apod. Odpadní vody s těmito koncentračními hodnotami mohou představovat riziko především pro malé čistírny odpadních vod. Pro komunální čistírnu v Brně představuje riziko především vysoká koncentrace těžkých kovů [6, 15]. Tabulka 11: Nejvyšší max. přípustné hodnoty znečištění [mg/l] dovážených odpadních vod stanovené Kanalizačním řádem pro město Brno Přípustné hodnoty znečištění [mg/l] dovážených odpadních vod BSK5

CHSKCr

NLcelk

RLcelk

N-NH4

Ncelk

Pcelk

Hg

Cd

Cu

Pb

Zn

Ni

15000

30000

5000

5000

150

200

30

0,01

0,05

1

0,1

2

0,1

37

Tabulka 12: Příklady překročení limitních hodnot znečištění u dovážených odpadních vod naměřených v laboratoři BVK, a.s. v roce 2012 [6] Sledované ukazatele znečištění [mg/l] Dovozce

č. 1

BSK5

CHSKCr

NLcelk

RLcelk

N-NH4

Ncelk

Pcelk

81500

6240

4560

831

1240

Cd

Cu

Pb

Zn

Ni

145

0,28

16,1

0,99

18

0,42

238

50,71

0,06

0,34

10,4

0,39

6,35

0,38

8,99

0,66

0,08

4,36

0,19

10,9

0,38

0,12

3,01

5,96

0,44

č. 2

5470

č. 3

2245

4590

195

453

41,1

6800

416

216

98

č. 4

57600

4080

č. 5

62400

13500

200

24,5

Hg

0,05

5.3 Systém monitoringu odpadních vod na stokové síti a ČOV v městě Brně Monitoring kvalitativních a kvantitativních ukazatelů zavedený provozovatelem kanalizací a ČOV v městě Brně, představuje sběr informací od samotného počátku vzniku odpadních vod až po jejich vyčištění na ČOV Modřice a následného odtoku do recipientu. Sběr informací prochází napříč celou společností, kdy jednotlivé provozní úseky zpracovávají získané údaje do uceleného systému monitoringu.

Monitoring kvalitativních ukazatelů OV

Monitoring množství OV

Vyhodnocení a evidence

Monitoring Obrázek 7: Schéma monitoringu

38

Hlavní cíle procesu monitoringu: Sledování kvalitativních ukazatelů (ochrana procesu čištění ČOV) Sledování kvantitativních ukazatelů (kapacita kanalizační sítě a ČOV) Ochrana kanalizační sítě (materiál stok, průtočnost stok) Ochrana čistírny odpadních vod (biologického stupně čištění, kalového hospodářství, dodržování limitů na odtoku do recipientu) Dodržování povolení stanovených vodoprávním úřadem 5.3.1 Monitorování množstevních ukazatelů produkovaných odpadních vod Monitorování množství produkovaných odpadních vod, které jsou odváděny kanalizační sítí na čistírnu odpadních vod lze z pohledu měření členit: a) Přímé měření Stanovení množství odpadních vod vychází z měření průtoků na vybraných místech kanalizační sítě a ČOV. Na úseku kanalizačního provozu ve společnosti Brněnské vodárny a kanalizace a.s. se měřením kvantitativních ukazatelů zabývá pracoviště kanalizačního dispečinku a monitoringu (KDM). Cílem KDM je nepřetržité sledování úseků kanalizační sítě, městského odvodnění a významných objektů na stokové síti. K takovým objektům na kanalizační síti patří zejména odlehčovací komory, čerpací stanice odpadních vod a retenční nádrže. Úkolem KDM je rovněž řízení technologického procesu čistírny odpadních vod na základě vyhodnocených analýz z měření. Provoz KDM provádí svoji činnost nepřetržitě 24 hodin denně [5]. Měrné kampaně Představují zpřesnění údajů pro monitoring, sledováním předem vybraných lokalit v závislosti na čase, počasí, zastoupení obyvatelstva nebo průmyslu. V současné době probíhají přípravné práce pro realizaci projektu RTC (Real Time Control) „Řízení stokové sítě v reálném čase“. Zavedením systému dojde k optimalizaci funkcí u jednotlivých prvků na stokové síti města Brna, umožňující jejich vhodnou manipulaci pro předcházení negativních vlivů. Příkladem využití RTC systému může být optimalizace průtoků odpadních vod při srážkových událostech při současném minimalizování dopadu provozování stokové sítě na recipient pomocí dálkového řízení 39

retenčních nádrží. Spuštění RTC je závislé na dokončení významných objektů a staveb na stokové síti v městě Brně, kdy převážná část těchto staveb je v současnosti realizována z fondů EU [6]. Z provozní evidence společnosti vyplývá, že v současné době je trvale nebo dočasně instalováno na stokové síti a objektech 65 snímačů pro měření průtoku a hladin. Zařízení je využíváno pro sledování a měření: 1) Čerpací stanice - měření hladiny v čerpací jímce, měření průtoku na výtlaku 2) Kmenové stoky - měření hladiny 3) Retenční nádrže – měření hladiny, měření průtoku na přítoku a odtoku z retenční nádrže 4) Odlehčovací komory – měření hladiny na kanalizační stoce pro sledování četnosti a množství přepadů

Obrázek 8: Provozní měření na odlehčovací komoře Tkalcovská, přepad recipient Svitava [6]

40

b) Nepřímé měření Stanovení množství na základě statistických údajů o dodaném množství vody z vodovodu pro veřejnou potřebu, zpoplatněných srážkových vodách odváděných kanalizací pro veřejnou potřebu, evidence o množství dodané vody, která nebyla následně odvedena kanalizací pro veřejnou potřebu (dobropisy z důvodů poruchy na vodovodních přípojkách, technologické vody pro výrobu, voda využívaná pro závlahu). Množství odpadních vod, které je možné odvádět kanalizační sítí je stanoveno Generelem odvodnění města, kdy toto stanovení zajišťuje bezpečné provozování z pohledu kapacity stokové sítě. Generel odvodnění určuje podmínky, za kterých je umožněno napojení nových staveb na stávající kanalizační systém města. Kapacita stokové sítě je dimenzována na základě měření průtoku odpadních vod a srážek. Takto stanovený matematický model simuluje chování stokové sítě při návrhovém dešti pro bezpečné provozování kanalizační sítě. Již ve fázi příprav a plánování nových staveb je pracovníky útvaru vodohospodářského rozvoje posuzován vliv odvodnění těchto staveb na kanalizační síť, kdy jsou stanoveny podmínky napojení a odvádění odpadních vod kanalizací pro veřejnou potřebu. V poslední době je kladen důraz na hospodaření s dešťovou vodou, ať již formou přímého zasakování, nebo navržením vhodných opatření, zajišťujících redukci či pozdržení odtoku těchto vod před samotným vypouštěním do kanalizace [5]. 5.3.2 Monitoring kvalitativních ukazatelů odpadních vod Sledování kvality produkovaných odpadních vod a kalů patří k nejdůležitějším činnostem celého procesu monitoringu. Ve společnosti Brněnské vodárny a kanalizace, a.s. provádí odběr vzorků a následné vyhodnocení chemických, biochemických a mikrobiologických analýz vzorků útvar kontroly kvality (ÚKK). Způsob odběru vzorků a vyhodnocení můžeme členit: Vnitřní kontrola kontrola kvality odpadních vod a kalů z ČOV Modřice kontrola kvality odpadních vod na čerpacích stanicích kontrola kvality odpadních vod na kanalizační síti monitoring produkovaných odpadních vod z ČOV – monitorování kvality povrchových vod recipientu Svratka nad a pod čistírnou odpadních vod 41

kontrola

dodržování

limitů

znečištění

produkovaných

odpadních

vod

stanovených Kanalizačním řádem Vnější kontrola rozbory dovážených odpadních vod odběry vzorků u významných producentů (odběry na kontrolních profilech před napojením na kanalizační síť) odběry vzorků pro potřeby producenta (dodržování podmínek vypouštění odpadních vod, stanovených vodoprávním úřadem) v rámci poskytovaných služeb Vyhodnocení analýz odebíraných vzorků zajišťuje akreditovaná zkušební laboratoř na pracovišti ČOV Modřice. Pro účely stanovení organického znečištění u odpadních vod je laboratoř vybavena plynovou a kapalinovou chromatografií. Odběr vzorků provádí vzorkařský tým, který spolupracuje s ostatními útvary firmy, a to především při zjištění neoprávněného vypouštění odpadních vod do veřejné kanalizace, kdy kvalita produkovaných odpadních vod je v rozporu s limity znečištění stanovených platným Kanalizačním řádem nebo v případě havárie, kdy dochází k úniku nebezpečných látek do kanalizace [5]. K velmi důležitým nástrojům, při sledování kvalitativních ukazatelů odpadních vod produkovaných producenty, patří monitoring nově vybudovaných vodních děl (předčisticích zařízení). Tyto stavby jsou povolovány samostatně mimo hlavní stavební řízení. Povolení k provozování vydává orgán státní správy – odbor vodního a lesního hospodářství. Ve většině případů se jedná o rozhodnutí, vztahující se k provozování vodních děl typu: odlučovač ropných látek, odlučovač tuků, retenční nádrže, neutralizační a deemulgační stanice, malé průmyslové ČOV. Vlastník vodního díla má vydaným povolením stanoveny povinnosti, zajišťující bezpečné provozování zařízení, při dodržení maximální účinnosti předčištění odpadních vod před samotným vypouštěním do kanalizační sítě. Nejčastěji se jedná o povinnost vedení provozní evidence o údržbě zařízení a odběru vzorků u produkovaných odpadních vod, případně doložení dokladů o provozování zařízení oprávněnou firmou [6].

42

5.3.3 Evidence producentů v geografickém informačním systému Geografický informační systém (GIS) v dnešní době nahrazuje v elektronické podobě klasické mapy, do kterých byly zakreslovány polohy sítí vodovodů a kanalizací v městě Brně. Útvar GIS spravuje, vytváří a aktualizuje digitální mapy na základě terénního měření čí geodetického zaměření. Výhoda využívání technologie GIS je především v množství dat, která může systém poskytnout. Vedená databáze informací poskytuje uživatelům aktuální podklady o poloze provozovaných sítí, včetně doplňující evidence o materiálu, profilu stok, době uvedení do provozu, informace o provedené poslední revizi, souřadnice polohy kanalizací dle JTSK, napojení na kmenové sběrače apod. K výhodám systému GIS patří jeho flexibilita při zadávání nových požadavků na rozšíření pro potřeby jednotlivých provozních úseků [5]. Pro proces monitoringu producentů odpadních vod je GIS zaměřen na zákresy průběhů vnitřních areálových kanalizací s místy napojení do kanalizace pro veřejnou potřebu, kdy tímto způsobem lze lépe lokalizovat producenta odpadních vod a eliminovat případné problémy na kanalizační síti, které mohou být způsobeny nekázní producenta odpadních vod. Evidovány jsou rovněž provozované předčisticí zařízení na těchto vnitřních kanalizacích.

Obrázek 9: Evidence producentů odpadních vod z předčistícím zařízením v GIS [6] 43

5.4 Dopady nekázně producentů odpadních vod Nekázeň producentů odpadních vod je spojena s nedodržováním podmínek pří vypouštění odpadních vod do kanalizace pro veřejnou potřebu, které stanoví zákon č. 274/2001 Sb., kanalizační řád vydaný provozovatelem kanalizace a podmínky, vyplývající z vydaných vodoprávních povolení. Dopady nekázně producentů mají vliv jak na kanalizační síť, tak na proces čištění v ČOV. 5.4.1 Dopady nekázně producentů odpadních vod na kanalizační síť města Monitoring odpadních vod na kanalizační síti města Brna představuje zajištění bezpečného provozování kanalizačních stok, s cílem plynulého odvádění odpadních vod v co nejkratším čase na komunální čistírnu odpadních vod. Dopady nekázně producentů odpadních vod se na kanalizační síti nejčastěji projevují: snížením průtočnosti v kanalizačním potrubí omezením životnosti materiálu kanalizačních stok změnou jakostních ukazatelů u odpadních vod z důvodu většího zdržení (anaerobní proces) hygienickými problémy (vznik zápachu u kanalizace, výskyt hlodavců apod.) možnými škodami na majetku obyvatelstva (vytopení nemovitostí odpadními vodami) vlivem přepadu odlehčovacích komor na recipient (vyplavování sedimentu ze stok při mimořádných srážkových událostech do recipientu) náklady spojenými s čištěním a údržbou kanalizace náklady spojenými s likvidací odpadů ze stok 5.4.2 Dopady nekázně producentů odpadních vod na proces čištění ČOV Odpadní vody přiváděné kanalizační sítí na komunální čistírnu odpadních vod mají svým složením a množstvím významný vliv na celý proces čištění. Tyto limitní ukazatele jsou klíčové pro zatížení čistírny odpadních vod, která je navržena na max. 630 000 EO.

44

Výkonnost zařízení musí plnit požadavky pro nakládání s vodami, spočívající ve vypouštění čištěných odpadních vod do vodního toku řeky Svratky dle vydaného vodoprávního povolení. Nekázeň producentů odpadních vod přiváděných na ČOV se projevuje v jednotlivých procesech čištění: Mechanické předčištění Nekázeň producentů odpadních vod se projevuje množstvím a složením jednotlivých odpadních produktů z mechanického předčištění odpadních vod. Cílem mechanického předčištění je odstranění předmětů a látek, které by mohly způsobit problémy v dalších procesech čištění čistírny odpadních vod. Charakter separovaných nerozpuštěných organických a anorganických látek zachycených na mechanickém předčistícím zařízení (lapák štěrku, písku, česle), určuje postup, jak s odpadem dále nakládat. Množství a obsah škodlivin stanovují možnosti nakládání s tímto vedlejším produktem čištění a to formou termického zneškodnění nebo skládkování dle příslušné kategorie odpadu (zákon č. 185/2001 Sb. o odpadech v platném znění a navazující prováděcí vyhlášky). V neposlední řadě tyto odpadní produkty představují pro provozovatele ČOV finanční náklady na likvidaci. Odpad z česlí (shrabky) Shrabky (hadry, větve, papír apod.) obsahují vysoký podíl organického znečištění. Pro eliminaci ochuzení biologického stupně čištění o organické látky a snížení objemu je vytěžený materiál promýván vodou a následně lisován. Takto ošetřený odpad může být uložen na skládku nebo termicky zpracován. Využití odpadů z česlí (shrabky) pro účel kompostování se ve většině případů nehodí a to především z důvodu, že se jedná o látky hygienicky závadné [6]. Materiál z lapáku písku a štěrku Odseparovaný písek, odloučený na lapáku písku, má po vyprání v pračce písku možnost druhotného využití, např. ve stavebnictví. Důvodem pro separaci písku je rovněž zabránění vnosu písku do kalového hospodářství. Většina látek zachycených na mechanickém předčištění nepatří svým složením k odpadním vodám dle zákona č. 254/2001 Sb. a přestože jejich vniknutí do

45

kanalizační sítě nelze v plné míře zabránit, měl by se jejich objem pokud možno snížit (např. výchovnými akcemi, osvětou, exkurzemi na ČOV apod.) [2]. Biologický stupeň čištění Odpadní vody, které prošly procesem mechanického předčištění, jsou stále zatíženy řadou organických a anorganických látek rozpuštěných v odpadní vodě. Část organických látek je odstraňována biologickým procesem čištění odpadních vod. Rizika mohou představovat vysoké koncentrační hodnoty organického látkového znečištění, způsobené nekázní producentů, kdy v případě vysokého zatížení procesu čištění dochází k zhoršení kvality vody na odtoku do recipientu. U malých čistíren muže dojít k nárazovému přetížení, které způsobuje vyplavování aktivovaného kalu z dosazovacích nádrží [6]. Nebezpečí pro biologický stupeň čištění představují látky, uvedené v zákoně č. 254/2001 Sb. - o vodách, popisované jako látky zvlášť nebezpečné a nebezpečné. V případě zastoupení některých těchto látek v čištěné odpadní vodě, vzniká toxické prostředí pro mikroorganismy, které jsou využívány k procesu čištění. Seznam látek zvlášť nebezpečných a nebezpečných je uveden v příloze této práce [6]. K nejvíce závadným látkám, které se mohou vyskytovat v odpadní vodě patří kyanidové sloučeniny a těžké kovy (Zn, Cu, Cr,Ni, Pb, Hg, Cd, As). Tyto kontaminanty nelze biologickým čištěním odstranit a jsou částečně odváděny ve vyčištěné vodě, ale především zůstávají obsažené v čistírenském kalu. 5.4.2.1 Kaly z čistírny odpadních vod Vedlejším produktem čištění odpadních vod je čistírenský kal. Nakládání s čistírenským kalem je legislativně ošetřeno zákonem č. 185/2001 Sb. o odpadech ve znění pozdějších předpisů a zákonem č. 156/1998 Sb. o hnojivech a vyhláškou Ministerstva životního prostředí č. 382/2001 Sb. o podmínkách použití upravených kalů na zemědělské půdě. Zpracování a nakládání s kalem je závislé na chemických, fyzikálních a biologických vlastnostech kalu. Cílem úpravy a následného zpracování čistírenských kalů je zabránění negativních dopadů na životní prostředí a lidský organismus [8].

46

Charakteristika čistírenského kalu před jeho stabilizací a hygienizací: Čistírenský kal je suspenze pevných a koloidních částic organických a anorganických látek s obsahem sloučenin dusíku a fosforu, toxických látek (těžké kovy, dioxiny, pesticidy, PCB, PAU), anorganických sloučenin (Si, Al, Fe, Ca, Mg), vody, mikroorganizmů z procesu čištění včetně mikroorganizmů patogenních [8]. Monitoring producentů odpadních vod je zaměřen především na sledování složení odpadních

vod

v ukazatelích,

které

negativně

ovlivňují

následné

nakládání

s čistírenským kalem. Především se jedná o sledování produkovaných odpadních vod z průmyslových závodů v ukazatelích znečištění (těžké kovy), které nelze odstranit procesem čištění čistírny odpadních vod. Možné nakládání s čistírenským kalem: Využití kalu pro přímou aplikaci na zemědělskou půdu + bezodpadové zneškodnění, minimalizace nákladů – riziko výskytu těžkých kovů, návaznost na pěstované plodiny Využití kalu jako suroviny pro výrobu kompostu + bezodpadové zneškodnění, minimalizace nákladů – riziko výskytu těžkých kovů, obsah možných patogenních látek Uložení na skládku odpadů + skládkování bez dalších úprav kalu (příp. sušení) – dohnívání kalu, možnost úniku nebezpečných látek do ovzduší, vod povrchových a podzemních, finanční náklady spojené s uložením na skládku Termické zpracování + bezodpadová technologie, likvidace nebezpečných látek – nutnost úpravy kalu sušením, spalování ve specializovaných spalovnách, limity škodlivin vypouštěných do ovzduší (k nebezpečným patří těkavé látky Hg, Cd), finanční náročnost [6]

47

6

ZÁVĚR Čištění odpadních vod je jedním z nástrojů k ochraně životního prostředí,

především pak k ochraně vod povrchových a podzemních. Rozvoj města Brna, počet obyvatel či změna charakteru průmyslu se přímo promítá do složení odpadních vod, přiváděných převážně jednotnou kanalizační sítí na čistírnu odpadních vod v Modřicích. Kvalitativní a kvantitativní ukazatele u odpadních vod jsou přitom klíčové pro nastavení procesu čištění odpadních vod, s cílem zajistit nejvyšší možnou účinnost čištění a eliminovat negativní dopady na životní prostředí, ať již kvalitou vypouštěných vyčištěných

vod

na

odtoku

do

recipientu,

případně

snižováním

produkce

sledování

vybraných

nevyhovujícího kalu, který není možné využít v zemědělství. Monitoring

odpadních

vod

představuje

nepřetržité

významných objektů na kanalizační síti (retenční nádrže, čerpací stanice, kmenové stoky, odlehčovací komory) a v navazující koncové čistírně odpadních vod. Z výsledků měření a vyhodnocení lze předcházet provozním problémům, ať již okamžitým zásahem (monitoring v režimu on-line), tak přijatým nápravným opatřením na kanalizační síti nebo v čistírně odpadních vod. Monitoring, zaměřený na producenty odpadních vod, zajišťuje sledování dodržování limitů znečištění stanovených Kanalizačním řádem města Brna pro vypouštění odpadních vod do kanalizace pro veřejnou potřebu. Dosavadní zkušenosti potvrzují, že k rizikovým producentům patří průmyslové závody, kdy u těchto subjektů dochází k nedodržování povinností vyplývajících z vydaného vodoprávního povolení, např. vztahujících se k instalaci, provozování a údržbě předčisticích zařízení typu odlučovače

tuků,

odlučovače

ropných

látek,

provozování

neutralizačních

a

deemulgačních stanic, malých čistíren odpadních vod apod. Plošné zdroje znečištění odpadních vod představují u kanalizací jednotného nebo dešťového charakteru srážkové vody z komunikací. Tyto vody se vyznačují vysokým obsahem těžkých kovů, které často několikanásobně překračují limitní hodnoty stanovené Kanalizačním řádem. Látkovým složením je lze označit za odpadní vody silně znečištěné, které vyžadují před dalším využitím čištění. Tyto vody obecně nelze bez předčištění vypouštět do vod podzemních. Ideálním stavem by bylo čištění vod z komunikací před jejich nátokem do jednotných kanalizací či recipientů, ale z hlediska ekonomie je to zřejmě nereálné.

48

Nekázeň producentů odpadních vod představuje pro provozovatele kanalizace pro veřejnou potřebu značné finanční náklady, spojené s údržbou stokové sítě, náročností na proces čištění takto znečištěných odpadních vod a v neposlední řadě, řešení a likvidaci vedlejšího produktu čištění - kontaminovaných čistírenských kalů. Provozovatel kanalizace pro veřejnou potřebu je tak nucen tyto náklady započítat do ceny stočného, která v dnešní době v městě Brně převyšuje cenu vodného.

49

7

SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY

[1] Nařízení vlády č. 61/2003 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. [2] Zákon č. 254/2001 Sb. o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon). [3] Zákon č. 274/2001 Sb. o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu a o změně některých zákonů (zákon o vodovodech a kanalizacích). [4] Brněnské vodárny a kanalizace a.s., Kanalizační řád pro statutární město Brno, město Kuřim, město Modřice, obce Česká a Želešice, 2010. [5] Brněnské vodárny a kanalizace a.s., 20 let akciové společnosti Brněnské vodárny a kanalizace, Brno, ČR, 2013. [6] Brněnské vodárny a kanalizace a.s., Firemní materiál, Brno, 2013. [7] Brněnské vodárny a kanalizace a.s., ČOV Brno - Modřice, 2013. [8] T. Vítěz a B. Groda, Čištění a čistírny odpadních vod, Brno: In MZLU, 2008. [9] Vyhláška č. 428/2001 Sb. 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). [10] B. Groda, T. Vítěz, M. Machala, J. Foller, D. Surýnek a J. Musil, „Portál eAGRI resortní portál Ministerstva zemědělství, Čištění odpadních vod jako nástroj k ochraně životního prostředí v zemědělské praxi a na venkově,“ 2007. [Online]. Available: eagri.cz/public/web/file/26962/cisteni odpadnich vod.pdf. [Přístup získán 23 Březen 2013]. [11] V. Chaloupka, „Srážkové vody a zákon o vodovodech a kanalizacích,“ 2006. [Online]. Available: http://www.tzb-info.cz/pravni-predpisy/zakon-c-274-2001-sba-souvisejici-predpisy/archiv-clanku. [Přístup získán 5 Duben 2013]. [12] J. Šálek a V. Tlapák, Přírodní způsoby čištění znečištěných povrchových a odpadních vod, Praha: ČKAIT, s.r.o., 2006. [13] J. Vorálek, „Rizikovost průmyslových vod na jejich čištění v komunálních ČOV a podmínky kanalizačních řadů pro jejich vypouštění do kanalizace a kontrolu,“ v Řešení extrémních požadavků na čištění odpadních vod, Blansko, 2013.

50

[14] O. Dubina, „Provozovnání odpadních vod na Mikulovsku během vinařské kampaně,“ v Řešení extrémních požadavků na čištění odpadních vod, Blansko, 2013. [15] Vávra J., Kyzlink J., „Vliv drcených kuchyňských odpadů na provoz stokových sítí a jejich vliv na provoz ČOV města Brna,“ v Odpady ve vodním hospodářství, Praha, 2007. [16] Vávra J., Kyzlink J., Monitorování zdrojů těžkých kovů, Brno: Brněnské vodárny a kanalizace a.s., 2001.

51

8

SEZNAM OBRÁZKŮ

Obrázek 1: Výstavba kanalizace v městě Brně 1880-2000 [6] ......................................16 Obrázek 2:Podíl jednotlivých kanalizací v městě Brně k 12/2012 [6] .......................... 17 Obrázek 3: Schéma stokové sítě města Brna [6] .......................................................... 18 Obrázek 4: Výstavba retenční nádrže Jeneweinova [6] ................................................ 19 Obrázek 5: Měrný objekt Parschallův žlab .................................................................. 23 Obrázek 6: Schéma látkového znečištění odpadních vod [8] ........................................ 26 Obrázek 7: Schéma monitoringu .................................................................................. 38 Obrázek 8: Provozní měření na odlehčovací komoře Tkalcovská, přepad recipient Svitava [6] .................................................................................................................. 40 Obrázek 9: Evidence producentů odpadních vod z předčistícím zařízením v GIS [6] ... 43

52

9

SEZNAM TABULEK

Tabulka 1: Údaje o kanalizační síti města Brna k 31. 12. 2012 [6] .............................. 17 Tabulka 2: Popis kmenových stok města Brna [6]........................................................ 18 Tabulka 3: Vybrané směrné čísla spotřeb dle vyhlášky č. 120/2011 Sb. ....................... 23 Tabulka 4: Stanovení množství srážkových vod dle zákona č. 274/2001 Sb. vyhláška č. 428/2001 Sb. ............................................................................................................... 29 Tabulka 5: Obsah těžkých kovů ve srážkové vodě podle Bollera a Höflingera (1996) [12] ............................................................................................................................. 30 Tabulka 6: Složení srážkových vod z komunikací podle Gretschela a kol.(2003) [12] .. 30 Tabulka 7: Složení srážkových vod z komunikací, hodnoty naměřené laboratoří BVK, a.s. [6] ........................................................................................................................ 31 Tabulka 8: Naměřené koncentrační hodnoty na ČOV Perná v období vinařské kampaně [14] ............................................................................................................................. 33 Tabulka 9: Ukazatele znečištění u pivovaru kvalitativní měření VAS [13] .................... 35 Tabulka 10: Limitní hodnoty povolené Kanalizačním řádem města Brna pro producenta odpadních vod - pivovar Heineken Česká republika, Brno - Hlinky ............................. 35 Tabulka 11: Nejvyšší max. přípustné hodnoty znečištění [mg/l] dovážených odpadních vod stanovené Kanalizačním řádem pro město Brno .................................................... 37 Tabulka 12: Příklady překročení limitních hodnot znečištění u dovážených odpadních vod naměřených v laboratoři BVK, a.s. v roce 2012 [6] .............................................. 38

10 PŘÍLOHY Příloha č. 1: Seznam látek, které nejsou odpadními vodami Příloha č. 2: Technologické schéma ČOV Modřice Příloha č. 3: Limitní hodnoty znečištění odpadních vod stanovené Kanalizačním řádem města Brna

53

Příloha č. 1 : Seznam látek, které nejsou odpadními vodami Do stokové sítě (tj. jednotné nebo oddílné splaškové kanalizace) nesmí vniknout následující látky, pokud nejsou součástí odpadních vod v rozsahu povoleného nakládání s vodami: Zvlášť nebezpečné látky dle přílohy č. 1 k zákonu č. 254/2001 Sb., o vodách, tj.: 1) Organohalogenové sloučeniny a látky, které mohou tvořit takové sloučeniny ve vodním prostředí, 2) organofosforové sloučeniny, 3) organocínové sloučeniny, 4) látky vykazující karcinogenní, mutagenní nebo teratogenní vlastnosti ve vodním prostředí nebo jeho vlivem, 5) rtuť a její sloučeniny, 6) kadmium a jeho sloučeniny, 7) persistentní minerální oleje a persistentní uhlovodíky ropného původu, 8) persistentní syntetické látky, které se mohou vznášet, zůstávat v suspenzi nebo klesnout ke dnu a které mohou zasahovat do jakéhokoliv užívání vod. Nebezpečné látky dle přílohy č. 1 k zákonu č. 254/2001 Sb., o vodách, tj.: 1) Metaloidy, kovy a jejich sloučenin (zinek, měď, nikl, chrom, olovo, selen, arzen, antimon, molybden, titan, cín, baryum, berylium, bor, uran, vanad, kobalt, thalium, telur, stříbro), biocidy a jejich deriváty neuvedené v seznamu zvlášť nebezpečných látek, 2) látky, které mají škodlivý účinek na chuť nebo na vůni produktů pro lidskou spotřebu pocházejících z vodního prostředí a sloučeniny mající schopnost zvýšit obsah těchto látek ve vodách, 3) toxické nebo persistentní organické sloučeniny křemíku a látky, které mohou zvýšit obsah těchto sloučenin ve vodách, vyjma těch, jež jsou biologicky neškodné nebo se rychle přeměňují ve vodě na neškodné látky, 4) elementární fosfor a anorganické sloučeniny fosforu, 5) nepersistentní minerální oleje a nepersistentní uhlovodíky ropného původu, 6) fluoridy,

54

7) látky, které mají nepříznivý účinek na kyslíkovou rovnováhu, zejména amonné soli a dusitany, 8) kyanidy, 9) sedimentovatelné tuhé látky, které mají nepříznivý účinek na dobrý stav povrchových vod. Další, nespecifikované látky s následujícími charakteristikami: 1) Radioaktivní, infekční a jiné, ohrožující zdraví nebo bezpečnost obsluhovatelů stokové sítě, popřípadě obyvatelstva, nebo způsobující nadměrný zápach, 2) narušující materiál stokové sítě, nebo čistírny odpadních vod, 3) způsobující provozní závady, nebo poruchy v průtoku stokové sítě, nebo ohrožující provoz čistírny odpadních vod, 4) hořlavé, výbušné, popř. látky, které smísením se vzduchem, vodou, nebo jinými látkami, které se mohou v kanalizaci vyskytovat, tvoří nebezpečné směsi a to i v těch případech, kdy se jedná o látky jinak nezávadné, 5) trvale měnící barevný vzhled vyčištěné odpadní vody, 6) pevné odpady, včetně kuchyňských odpadů, ať ve formě pevné nebo rozmělněné (např. vodní suspenze z drtičů kuchyňských odpadů), které se dají likvidovat separací a následnou manipulací dle platné legislativy o nakládání s odpady, 7) jedy, omamné látky a žíraviny. 8) pevné předměty (zejména hadry, plasty, láhve, obaly, provazy, injekční stříkačky apod.) 9) látky, které jsou produkty z rostlinné a živočišné zemědělské výroby (např. koncentrované silážní šťávy, statková hnojiva, kompost) Dále nesmí do jednotné, nebo oddílné kanalizace vniknout: Soli použité v období zimní údržby komunikací v množství přesahujícím v průměru za toto období 1200 mg/l, vyjádřeném jako obsah RAS (rozpustné anorganické soli). 1) Pevné látky, organického i anorganického původu v množství přesahujícím 200 mg/l, vyjádřeném jako obsah NL (nerozpuštěné látky). 2) Ropa a ropné látky v množství přesahujícím 5 mg/l (vyjádřeném jako obsah NEL – nepolární extrahovatelné látky, nebo jako Uhlovodíky C10 – C40 ) u dešťové kanalizace bez čistírny odpadních vod, nebo 10 mg/l u jednotné nebo oddílné splaškové kanalizace s čistírnou odpadních vod. 3) Koncentrované jedlé oleje nebo tuky (smažící, fritovací a jiné jedlé oleje a tuky).

55

Příloha č. 2: Technologické schéma ČOV Modřice

56

Příloha č. 3: Limitní hodnoty znečištění odpadních vod stanovené Kanalizačním řádem města Brna

57

58