Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky
Nakládání s písky z čistíren odpadních vod Diplomová práce
Vedoucí práce: Ing. Tomáš Vítěz, Ph.D.
Vypracoval: Bc. Jan Kadlec Brno 2010
ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Nakládání s písky z čistíren odpadních vod vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně.
dne…………………………………………… podpis diplomanta……………………………
PODĚKOVÁNÍ Chtěl bych upřímně poděkovat panu Ing. Tomáši Vítězovi, Ph.D. za odborné vedení diplomové práce, ochotu při poskytování konzultací, cenných rad a připomínek, které mě vedly při vypracování této diplomové práce. Děkuji také své rodině za finanční a morální podporu a poskytnutí zázemí, pro napsání této diplomové práce.
ABSTRAKT Diplomová práce je zaměřena na problematiku čistírenských písků. V praxi je tato problematika běžně opomíjena a není ji věnovaná pozornost. Situace však není tak jednoznačná, jak by se na první pohled zdálo. Tento fakt dokazují zajímavé výsledky a zjištění, které jsou v této práci prezentovány. Teoretická část uvádí základní právní požadavky související s čištěním odpadních vod, dále způsoby odkanalizování území a obecný princip čistírny odpadních vod s důrazem právě na výskyt čistírenského písku. Praktická část je zaměřena na rozbor vzorků písku z vybraných čistíren a jejich vyhodnocení. Součástí této části je také návrh technologické linky na praní čistírenského písku. Klíčová slova: čistírna odpadních vod, lapák písku, mechanické předčištění, čistírenský písek
RESUME The thesis focuses on the problems of sewage sand. These problems are often neglected in practice. Though, the situation is not as watertight as it could seem. This fact is demonstrated with interesting results and findings in the thesis. In the theoretical part, there is stated basic law connected with wastewater treatment, techniques of area canalisation, and general principles of wastewater treatment plants with the emphasis on sewage sand deposit. The practical part focuses on the analysis of sand samples from the chosen wastewater treatment plants and their interpretation. One feature of the practical part is also a design of technological line for sewage sand washing. Key words: wastewater treatment plant, sand catcher, mechanical pre-washing, sewage sand
OBSAH
1
ÚVOD........................................................................................................................ 9
2
CÍL PRÁCE ............................................................................................................. 12
3
TEORETICKÁ ČÁST ............................................................................................. 13 3.1
3.1.1
Legislativa vztahující se na čistírny odpadních vod ................................. 13
3.1.2
Legislativa vztahující se na odpad z lapáku písku (čistírenský písek) ..... 14
3.1.3
Závěr vyplývající z platné legislativy ....................................................... 20
3.2
Odpadní vody ................................................................................................... 21
3.2.1
Odkanalizování území .............................................................................. 22
3.2.2
Výskyt písku v kanalizaci a jeho nátok na ČOV ...................................... 24
3.3
Obecný princip ČOV........................................................................................ 25
3.4
Technologické zařízení ČOV ........................................................................... 28
3.4.1
Lapák štěrku .............................................................................................. 28
3.4.2
Strojně stírané česle .................................................................................. 28
3.4.3
Lapák písku ............................................................................................... 29
3.4.4
Lapák tuků ................................................................................................ 30
3.4.5
Sedimentační nádrž ................................................................................... 30
3.4.6
Aktivační nádrž ......................................................................................... 31
3.4.7
Dosazovací nádrž ...................................................................................... 34
3.4.8
Terciární dočištění .................................................................................... 34
3.5
4
Legislativa ........................................................................................................ 13
Rozdělení lapáků písku .................................................................................... 35
3.5.1
Horizontální lapák písku ........................................................................... 36
3.5.2
Vertikální lapák písku ............................................................................... 37
PRAKTICKÁ ČÁST ............................................................................................... 39
4.1
Materiál a metodika.......................................................................................... 39
4.2
Metody odběru vzorků a analýz ....................................................................... 41
4.3
Výsledky .......................................................................................................... 42
4.3.1
Stanovení sušiny ....................................................................................... 43
4.3.2
Ztráta žíháním ........................................................................................... 44
4.3.3
Měrná hmotnost stanovená pyknometrickou metodou ............................. 50
4.3.4
Sítové rozbory, granulometrie .................................................................. 53
4.4
Roční produkce písku na jednotlivých čistírnách odpadních vod .................... 67
4.5
Zřízení technologické linky na ČOV Brno - Modřice ..................................... 71
4.5.1
Typ instalovaného zařízení ....................................................................... 72
4.5.2
Výpočet spotřeby energie HUBER RoSF4 ............................................... 75
4.5.3
Náklady na dopravu .................................................................................. 77
4.5.4
Náklady na obsluhu zařízení ..................................................................... 81
4.5.5
Zisk z prodeje vyčištěného písku .............................................................. 81
4.6
Kalkulace celkových nákladů .......................................................................... 82
4.6.1
ČOV Ořechov ........................................................................................... 83
4.6.2
ČOV Náměšť nad Oslavou ....................................................................... 85
4.6.3
ČOV Blansko ............................................................................................ 87
4.6.4
ČOV Boskovice ........................................................................................ 89
4.6.5
ČOV Letovice ........................................................................................... 91
4.6.6
ČOV Jedovnice ......................................................................................... 93
4.7
Využití čistírenského písku .............................................................................. 95
4.7.1
Použití písku ve stavebnictví .................................................................... 95
4.7.2
Použití písku pro jiné účely ...................................................................... 97
5
DISKUSE ................................................................................................................ 98
6
ZÁVĚR .................................................................................................................. 101
7
SEZNAM LITERATURY..................................................................................... 103
8
SEZNAM OBRÁZKŮ .......................................................................................... 105
9
SEZNAM TABULEK ........................................................................................... 106
10
SEZNAM GRAFŮ ............................................................................................ 108
1
ÚVOD Téměř každá lidská činnost je spjata s produkcí odpadu. Tato produkce odpadů
je přímo úměrná energetickým vstupům a surovinové základně, které pro danou činnost využíváme. Zjednodušeně lze říci, že jaké suroviny a technologie použijeme, takový odpad nám vznikne. S tím pak dále souvisí vliv těchto odpadů na jednotlivé složky životního prostředí, potenciální riziko pro člověka nebo náklady na jeho recyklaci, případně odstranění. Všechny tyto činnosti spojují tři hlavní prvky: • Úroveň lidského poznání • Technický pokrok • Ekonomika Z výše uvedených prvků je jasné, že největší význam má právě ekonomika. Ta ovlivňuje nejen vědu, výzkum a tedy technický pokrok, ale také tvorbu právních předpisů, vztah k životnímu prostředí a celkový environmentální profil dané společnosti. Jako konkrétní příklad z praxe je možné uvést závislost mezi specifickou spotřebou pitné vody v Brně a její cenou.
Tab. 1 Spotřeba pitné vody a její cena v Brně (www.bvk.cza)
Rok
Cena [Kč]
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
44,68 46,91 48,79 49,98 49,98 53,97 56,67
9
Spotřeba na obyvatele a den [l] 121 120 116,3 116,2 117,2 115,7 114,3
Z tabulky je patrné, že i když dochází každoročně ke snížení spotřeby pitné vody, náklady na tuto pitnou vodu neustále rostou. Pro občana se tak nabízí otázka, jestli je vůbec vhodné šetřit s pitnou vodou? Tím že snížil svoji spotřebu, nezískal očekávané snížení nákladů za tuto pitnou vodu. Jak bylo již uvedeno, každá lidská činnost produkuje odpady, které je nutné separovat, recyklovat a využít nebo následně odstranit. Také při čištění odpadních vod dochází k odstraňování nežádoucích látek z těchto odpadních vod tak, abychom tyto vody mohli uvést zpět do životního prostředí a opět je použít. Uzavíráme tak v podstatě látkový cyklus, kdy využijeme pitnou vodu ke každodenním činnostem, tuto vodu znečistíme, změníme její vlastnosti a následně ji pak na čistírně odpadních vod (ČOV) tohoto znečištění zbavíme a vrátíme jí částečně její původní vlastnosti. Při čištění odpadních vod však vznikají odpady, které je nutné nějakým způsobem využít nebo odstranit. Nedílnou součástí každé ČOV je lapák písku jako součást mechanického předčištění. Vytěžený odpad z tohoto zařízení (čistírenský nebo odpadní písek) je běžně deponován na skládkách příslušných skupin a není mu věnována značná pozornost. Tato diplomová práce je zaměřena na problematiku nakládání s těmito odpadními písky, protože situace není tak jednoznačná, jak by se na první pohled mohlo zdát.
Lapáky
písku
na
většině
čistíren
nefungují
správně
a
dochází
k nadměrnému odstraňování organického podílu z odpadních vod společně s pískem. Tento chybějící organický podíl může působit problémy v biologické sekci ČOV a zároveň může být problematický při jeho deponování na skládce. Také informace o vlastnostech tohoto materiálu se v odborné literatuře různí a informace o měrné hmotnosti nebo rozměrech jsou naprosto odlišné. Tato práce se proto snaží podat objektivní informace o skutečných mechanických vlastnostech čistírenského písku a navrhuje možný způsob řešení dané problematiky včetně následného využití tohoto odpadního písku.
10
Teoretická část je zaměřena na právní požadavky vztahující se k problematice čištění odpadních vod a na obecný princip ČOV s důrazem na mechanické předčištění a odpad z lapáku písku. Praktická část se věnuje konkrétním čistírnám, ze kterých byly odebrány vzorky odpadních písků a byly podrobeny mechanickým rozborům. Součástí této části je návrh technologické linky na praní odpadního písku a jeho následné využití.
11
2
CÍL PRÁCE Cílem této diplomové práce je podrobná analýza písku z čistíren odpadních vod
a získání objektivních informací o jeho mechanických vlastnostech. Součástí této práce je ekonomické vyhodnocení současného způsobu nakládání s tímto odpadem a také návrh technologické linky na praní odpadních písků z čistíren odpadních vod. Tato diplomová práce by zároveň měla přiblížit poslání studijního oboru Odpadové hospodářství, mezi jehož úkoly patří také hledání racionálních způsobů využití odpadů ve prospěch životního prostředí a společnosti.
12
3
TEORETICKÁ ČÁST
3.1 Legislativa Legislativní předpisy, které souvisí s problematikou čistírenských písků, je možné rozdělit na dvě skupiny. První skupinu tvoří předpisy týkající se čistíren odpadních vod a druhou skupinou jsou předpisy vztahující se přímo na řešenou komoditu, tedy na odpad produkovaný v lapáku písku (www.mzp.cz).
3.1.1 Legislativa vztahující se na čistírny odpadních vod Legislativa České republiky týkající se nakládání s odpadními vodami musí být v souladu se směrnicí Evropské unie 91/271/EEC. Tato směrnice je základním nástrojem Evropské unie, která řeší otázku čištění odpadních vod. Směrnice 91/271/EEC také stanovuje závazné limity pro jednotlivé členské státy, kterých je nutné v oblasti čištění odpadních vod dosáhnout. Základními právními nástroji České republiky jsou zákon č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon) a zákon č. 274/2001 Sb., o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu a o změně některých zákonů (zákon o vodovodech a kanalizacích). Dalším důležitým dokumentem při plánování koncepce nakládání s odpadními vodami je nařízení vlády č. 61/2003 Sb. Nařízení vlády 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, ve znění pozdějších předpisů. Zde jsou stanoveny emisní a imisní standardy, definovány nebezpečné závadné látky a přípustné hodnoty znečištění pro odpadní vody, které je nutné dodržet. Metody měření ukazatelů znečištění, náležitosti provozní evidence, vzor poplatkového hlášení nebo postup pro určování znečištění obsaženého v odpadních 13
vodách stanoví vyhláška 293/2002 Sb., Vyhláška Ministerstva životního prostředí o poplatcích za vypouštění odpadních vod do vod povrchových. Paradoxně výši a sazbu poplatku neřeší tato vyhláška, ale již dříve zmíněný zákon č. 254/2001 Sb., v §90 Výše poplatku za vypouštění odpadních vod do vod povrchových. Protože ani čištění odpadních vod není bezodpadová technologie, je nutné se všemi dále vzniklými odpady nakládat dle zákona č. 185/2001 Sb., Zákon o odpadech a o změně některých dalších zákonů, ve znění pozdějších předpisů. Vzniklé odpady zařazovat podle vyhlášky č. 381/2001 Sb., (novelizace vyhláškou č. 374/2008 Sb.), kterou se stanoví Katalog odpadů a dále s nimi nakládat podle vyhlášky č. 383/2001 Sb., (novelizace vyhláškou 61/2010 Sb.), Vyhláška Ministerstva životního prostředí o podrobnostech nakládání s odpady. Pravděpodobně největší objem odpadů bude tvořit na každé ČOV přebytečný kal. Ten je po jistých úpravách možné použít v zemědělství jako hnojivo k zapravení do půdy. Tento postup upravuje vyhláška č. 504/2004 Sb., kterou se novelizovala vyhláška č. 382/2001 Sb., Vyhláška ministerstva životního prostředí o podmínkách použití upravených kalů na zemědělské půdě. (Kadlec, 2008)
3.1.2 Legislativa vztahující se na odpad z lapáku písku (čistírenský písek) Abychom vyhověli stávajícím právním předpisům, je nutné čistírenské písky správně legislativně definovat, zařadit a následně s nimi dle platné legislativy i nakládat (www.mzp.cz). Zde se bohužel dostáváme do rozporu mezi teorií a praxí. Současná platná legislativa definuje odpad z lapáků písku, stanovuje postupy jak s nimi nakládat a původci tohoto odpadu s ním také v souladu s platnou legislativou nakládají, což je v pořádku. Bohužel právní předpisy nezohledňují nebezpečné vlastnosti těchto odpadů, především pak jejich infekčnost. Jednoduše je tento odpad zařazen, kategorizován a tím pádem je určen i způsob jeho nakládání. 14
Domnívám se, že vysoké procento provozovatelů čistíren odpadních vod si je vědomo možných nebezpečných vlastností čistírenských písků, ale pokud jim legislativa stanovuje rámec, jak s těmito odpady nakládat bez jakékoliv další motivace, je jejich postup zcela správný a pochopitelný. Původci postupují dle platné legislativy, tak jak jim ukládá zákon.
Zákon, ze kterého budeme nyní vycházet, je zákon č. 185/2001 Sb., o odpadech a o změně některých dalších zákonů, ve znění pozdějších předpisů. I když se působnost tohoto zákona dle §2 nevztahuje na odpadní vody, v našem případě se jedná o odpady v odpadní vodě obsažené, tedy nejedná se přímo o odpadní vody. Dle §5 jsou původce a oprávněná osoba povinni pro účely nakládání s odpadem odpad zařadit podle Katalogu odpadů.
Dále je nutné zmínit §7, hodnocení nebezpečných vlastností odpadů. Původce nebo oprávněná osoba, která s odpadem nakládá a domnívá se, že by mohl mít jednu z nebezpečných vlastností, být smíšen nebo znečištěn některou ze složek, která činní odpad nebezpečným, může požádat o hodnocení nebezpečných vlastností odpadu pověřenou osobu. Zde se vyskytuje další problém, a to dobrovolnost hodnocení nebezpečných vlastností odpadu (mohou, ale nemusí požádat o hodnocení) a dále pak nemožnost prokázat domněnku. Kdy a jak se původce nebo oprávněná osoba domnívá, že by odpad mohl být nebezpečný?
Vyhláška č. 381/2001 Sb., kterou se stanoví Katalog odpadů, Seznam nebezpečných odpadů a seznamy odpadů a států pro účely vývozu, dovozu a tranzitu odpadů a postup při udělování souhlasu k vývozu, dovozu a tranzitu odpadů (Katalog odpadů), ve znění pozdějších předpisů, stanovuje skupinu, podskupinu a druh odpadu.
15
V našem případě je čistírenský písek zařazen do skupiny 19, odpady ze zařízení na zpracování (využívání a odstraňování) odpadu, z čistíren odpadních vod pro čištění těchto vod mimo místo jejich vzniku a z výroby vody pro spotřebu lidí a vody pro průmyslové účely. Podskupina 08, odpady z čistíren odpadních vod jinde neuvedené. Druh 02, odpady z lapáků písku. Katalogové číslo tohoto odpadu je tedy 19 08 02. Dále byl tento odpad kategorizován jako ostatní odpad „O“ a není zařazen mezi nebezpečné odpady „N“.
Odpad není žádným způsobem recyklován ani využíván a je pouze skládkován. Vztahuje se na něj proto vyhláška č. 294/2005 Sb., o podmínkách ukládání odpadů na skládky a jejich využívání na povrchu terénu, ve znění pozdějších předpisů a změně vyhlášky č. 383/2001 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady. Tato vyhláška nám ve vztahu k čistírenským pískům definuje především seznam odpadů, které je zakázáno ukládat na skládku, případně které lze ukládat na skládku pouze za určitých podmínek a způsob hodnocení odpadů podle vyluhovatelnosti a mísitelnosti a způsob prokazování přijatelnosti odpadu do zařízení k využívání a odstraňování odpadů. Dále rozděluje skládky podle technického zabezpečení do skupin na skládky inertního odpadu S - IO, skládky ostatního odpadu S - OO a skládky nebezpečného odpadu S – NO. Čistírenský písek je podle katalogu odpadů ukládán na skládkách ostatního odpadu S – OO. Tyto skládky jsou dále rozděleny na podskupiny S – OO1, S – OO2, S – OO3 podle třídy vyluhovatelnosti. Rozeznáváme třídy vyluhovatelnosti IIa, IIb a IIa. Příloha č. 4 k této vyhlášce jasně specifikuje podmínky, které musejí splňovat odpady ukládané na skládky včetně definování tříd vyluhovatelnosti. • Skládka OO1 (třída vyluhovatelnosti IIa) Vodný výluh nesmí v žádném z ukazatelů překročit nejvýše přípustné hodnoty pro výluhovou třídu IIa uvedené v příloze č. 2, vyhlášky č. 294/2005 Sb. Mezi tyto ukazatele patří rozpuštěný organický uhlík (DOC), chloridy, fluoridy, sírany, těžké 16
kovy nebo rozpuštěné látky. Problematickým parametrem je v našem případě celkový organický uhlík v sušině odpadu (TOC), který nesmí překročit hranici 5%, v případě překročení tohoto parametru je rozhodující rozpuštěný organický uhlík ve vodném výluhu odpadu (DOC), který musí být menší nebo roven 80 mg/l. • Skládky OO2 (třída vyluhovatelnosti IIb) Vodný výluh nesmí v žádném z ukazatelů překročit nejvýše přípustné hodnoty pro výluhovou třídu IIb uvedené v příloze č. 2, vyhlášky č. 294/2005 Sb. Parametry TOC a DOC jsou stejné jako pro skládky OO1, liší se pouze ukazatele třídy vyluhovatelnosti.
Příloha č. 5 vyhlášky, č. 294/2005 Sb., definuje seznam odpadů (A), které je zakázáno ukládat na skládky všech skupin. Bod 3. této přílohy přímo zakazuje ukládat na skládky infekční odpady, za které můžeme písek z čistíren odpadních vod považovat.
Pokud se vrátíme k zákonu č. 185/2001 Sb., o odpadech a o změně některých dalších zákonů, definuje příloha č. 6 tohoto zákona sazbu základního poplatku za ukládání odpadů v Kč / Mg.
Tab. 2 Základní poplatek za ukládání odpadu
Kalendářní rok Kategorie odpadu Komunální a ostatní
2002 - 2004
2005 - 2006
2007 - 2008
200 Kč / Mg
300 Kč / Mg
400 Kč / Mg
17
2009 následující léta
500 Kč / Mg
Pro názornost je dále proveden odhad ceny poplatku v následujících letech. Níže uvedená data proložíme přímkou (lineární regrese) a získáme tak rovnici přímky. Tento předpis nám udává, jakým způsobem se poplatek bude v následujících letech vyvíjet. Po dosazení do této rovnice přímky jsme schopni zjistit, jaká bude cena poplatku například v roce 2015 nebo naopak, kterému roku odpovídá námi zvolený poplatek. Tento vývoj je ale pouze orientační, protože do ceny poplatku za ukládání odpadu na skládku se může promítnout politická či ekonomická situace nebo technický pokrok. Tab. 3 Poplatek za ukládání odpadu v jednotlivých letech
Cena poplatku v Kč/Mg 200 200 200 300 300 400 400 500
Kalendářní rok 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Grafické znázornění vývoje poplatku:
Graf 1 Vývoj ceny poplatku za uložený odpad
18
Rovnice přímky: Cena poplatku y = 44,084 x – 88025 Kalendářní rok x = (y + 88025) / 44,084
Tab. 4 Předpokládaný vývoj ceny poplatku do roku 2015
Cena poplatku v Kč/Mg 584 Kč 628 Kč 672 Kč 716 Kč 760 Kč 804 Kč
Kalendářní rok 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Tento rostoucí trend nám poukazuje nejen na neustále se zvyšující náklady skládkování, ale také nás nutí více využívat odpady a snažit se najít takové technologické řešení, které bude minimalizovat skládkování. Jinak řečeno, skládkování bude tak drahou a luxusní záležitostí, že si jej budeme moci dovolit jen opravdu v krajních případech, kdy nebude možné žádné další zpracování nebo využití.
Pro komplexní legislativní přehled je nutné poznamenat také část sedmou, zákona 185/2001 Sb., plány odpadového hospodářství (POH). Zde se nejen Česká republika, ale také kraje zaručují snížit podíl skládkovaných biologicky rozložitelných odpadů na cílové hodnoty. Odpad z lapáku písku obsahuje značné množství organických nečistot a v našem případě se odebrané vzorky spíše podobaly kalu s příměsí písku. Dle mého názoru je možné tento odpad považovat za biodegradabilní.
19
Plán odpadového hospodářství Jihomoravského kraje se v závazné části zavazuje snížit množství biologicky rozložitelných odpadů ukládaných na skládky na tyto cílové hodnoty (www.kr-jihomoravsky.cz): • 75 % stavu produkce r. 1995 do roku 2010 • 50 % stavu produkce r. 1995 do roku 2013 • 35 % stavu produkce r. 1995 do roku 2020 Tyto cílové hodnoty se tedy vztahují i na odpad z lapáku písku, respektive tento odpad by měl být započten do celkové produkce biologicky rozložitelných odpadů, které jsou skládkovány.
3.1.3 Závěr vyplývající z platné legislativy
Z výše uvedených údajů je patrné, že odpad z lapáku písku je legislativně ošetřen, ale zároveň si právní předpisy protiřečí. Katalog odpadů přesně zařazuje tento odpad, nepovažuje jej za nebezpečný a ukládá způsob nakládání s tímto odpadem, tedy je skládkován jako ostatní odpad. Zároveň nám druhý předpis říká, které odpady se nesmí skládkovat, konkrétně jsou to infekční odpady.
Návrh vhodného zpracování odpadu z lapáku písku by znamenal:
• podporu naplňování POH • odstranění nebezpečné vlastnosti, infekčnosti • úsporu na poplatcích za skládkování • finanční přínos při prodeji tohoto písku
20
3.2 Odpadní vody Odpadní vodou se rozumí použitá pitná voda, která má změněné svoje vlastnosti, je znečištěná, obsahuje příměsi nebo má jen změněnou teplotu. Přesnou definici odpadní vody uvádí zákon č. 254/2001 Sb., o vodách, v paragrafu číslo 38. Odpadní vody jsou vody použité v obytných, průmyslových, zemědělských, zdravotnických a jiných stavbách, zařízeních nebo dopravních prostředcích, pokud mají po použití změněnou jakost (složení nebo teplotu), jakož i jiné vody z nich odtékající, pokud mohou ohrozit jakost povrchových nebo podzemních vod. Odpadní vody jsou i průsakové vody z odkališť, 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 (www.mzp.cz). Složení odpadních vod je velice proměnlivé. Nejen množství, ale také koncentrace znečištění se liší v průběhu dne a v závislosti na daném území. Velký vliv na složení odpadních vod má rozloha odkanalizovaného území, zastavěná plocha, přítomnost průmyslových a zemědělských zařízení a v neposlední řadě srážkové úhrny. Odpadní vody lze rozdělit: • Splaškové odpadní vody – tyto odpadní vody jsou do kanalizace vypouštěny z domácností, úřadů, ubytoven, restaurací, škol, jídelen apod. Jejich množství zhruba odpovídá spotřebě pitné vody, a proto se při návrhu kanalizace nebo ČOV vychází právě z těchto hodnot, kdy na jednoho obyvatele připadá specifická spotřeba pitné vody 150 l / den (Hlavínek, 2006). Původ těchto odpadních vod částečně ukazuje na jejich složení. Jedná se hlavně o zbytky potravin, produkty lidského metabolismu, papír, prací prášky, saponáty, krémy a mycí prostředky. I když se může zdát, že tyto odpadní vody nemohou obsahovat písek a drobné inertní částice, opak je pravdou. Pro názorný příklad je možné uvést čisticí prostředky s abrazivními částicemi (Solvina), používání drtičů odpadu v rozporu s kanalizačním řádem, mytí znečištěného ovoce a zeleniny, dále obuvi, oděvů nebo provádění běžného domovního úklidu. Všechny tyto odpadní vody obsahují značné množství písku a drobných nerozpustných částic, které se tak objevují v kanalizaci a následně v ČOV. 21
• Dešťové odpadní vody – vznikají při dešťových událostech nebo při tání sněhu a ledu. Do kanalizace se tak dostávají všechny nečistoty (písek, motorové oleje, saponáty, zemina, chemikálie) z ulic, chodníků, venkovních prostranství nebo komunikací. Při intenzivních deštích se také v kanalizaci mohou objevit kameny, štěrk, dlažební kostky, kusy dřeva, listí, plastové obaly a kovy. Všechny tyto předměty jsou unášeny proudem odpadní vody a každá ČOV musí být na takový nátok připravena. • Průmyslové odpadní vody – vznikají přímo v konkrétních průmyslových nebo zemědělských objektech. Jejich složení je úzce spjato s výrobní činností daného závodu. Tyto odpadní vody mohou obsahovat nadměrné množství tuků, kyselin, hydroxidů, pesticidů nebo konzervantů. Významnou roli zde také hraje technologická nekázeň provozovatelů průmyslových a zemědělských zařízení. Velmi důležité je předčištění těchto odpadních vod před jejich vlastním vypouštěním do kanalizace a odstranění závadných látek, které by působily problémy na ČOV. • Balastní odpadní vody – tvoří jen malé procento celkového nátoku odpadních vod na ČOV. Do kanalizace se nejčastěji dostávají vlivem netěsnosti potrubí, vzlínáním nebo nepovoleným zaústěním malého vodního toku. Dochází tak ke zřeďování a ochlazování odpadních vod, což může působit problémy v biologické sekci ČOV.
3.2.1 Odkanalizování území
Významnou roli hraje také způsob odkanalizování. Ten do jisté míry ovlivňuje množství a složení odpadních vod. V zásadě může být kanalizace provedena dvěma způsoby a to buď jako jednotná nebo oddílná kanalizace. V úvahu samozřejmě připadají také kombinace obou uvedených způsobů.
22
• Jednotná kanalizace – je tvořena jedním trubním systémem, do kterého jsou svedeny splaškové i srážkové odpadní vody dohromady. Jednotná kanalizace se buduje ve větších městech, kde kolísání průtoku a ředění odpadních vod vodami srážkovými není tak markantní. Dále je nutné chránit technologickou linku ČOV před prudkými lijáky, aby nedošlo k jejímu vyplavení. Proto se na jednotné kanalizaci zřizují dešťové zdrže a odlehčovací komory.
Obr. 1 Příklad jednotné kanalizace (Just, 1999)
• Oddílná kanalizace – se skládá již ze dvou trubních systémů. Jeden slouží pouze pro odvedení splaškových vod z domácností a městské vybavenosti na ČOV, druhý pro odvedení srážkových odpadních vod přímo do recipientu tak, aby nedocházelo ke zřeďování odpadních vod. Při počátečních fázích deště jsou však z ulic a vozovek splachovány olejové úkapy, prach a organické nečistoty, které mohou dosahovat parametrů splaškových odpadních vod. Je proto vhodné před přímým zaústěním těchto vod do recipientu zařadit dešťovou usazovací nebo retenční nádrž.
23
Obr. 2 Příklad oddílné kanalizace (Just, 1999)
3.2.2 Výskyt písku v kanalizaci a jeho nátok na ČOV
Při klasifikaci odpadních vod byly definovány některé zdroje písku v kanalizaci. Ať se již jedná o úmyslné nebo neúmyslné vnášení písku a inertních částic do kanalizace, je možné konstatovat, že tyto částice byly, jsou a nadále budou součástí odpadních vod. Jejich úplné odstranění je prakticky nemožné. Výskyt písku v odpadních vodách je částečně eliminován při vybudování oddílné kanalizační soustavy, protože nedochází ke splachování těchto částic z vozovek, chodníků a zastavěných oblastí, kde je jejich výskyt značný. Rozhodně ale není možné se domnívat, že v oddílné kanalizaci se písek a jemu podobné částice vůbec nevyskytují. Písek působí problémy již v samotné kanalizaci, kde se může usazovat, zmenšovat průtočný profil, tvořit společně s tukovými částicemi shluky a nepropustné škraloupy nebo vzdouvat hladinu odpadních vod.
24
Mezi hlavní zdroje písku v odpadních vodách patří: • Domácnosti, kde dochází umývání ovoce, zeleniny, oděvů, obuvi, praní, domovní úklidy, používání drtičů odpadu, rekonstrukce a stavební práce v bytech • Čisticí prostředky s obsahem abrazivních částic, dezinfekční pasty a mýdla • Doprava a silniční provoz, kdy dochází k obrušování vozovek a komunikací (při jednotné kanalizaci) • Město nebo obec vlastní zástavbou, kde jsou zdrojem písku ulice, parky, chodníky, komunikace a také střechy všech obydlí (při jednotné kanalizaci) • Průmyslové, potravinářské a zemědělské podniky, jejichž produkce písku v odpadních vodách vychází z výše uvedených bodů.
3.3 Obecný princip ČOV Abychom získali přehled o tom, kde se na ČOV písek vyskytuje a jaké může mít negativní dopady jeho nedostatečná separace, je nutné nejdříve pochopit princip celého zařízení čistírny, technologické postupy a toto zařízení brát v úvahu jako komplexní technologickou linku, kde na sebe jednotlivé úkony navazují.
25
Obr. 3 Obecné schéma ČOV
26
Schéma ČOV uvádí návaznost jednotlivých operací, probíhajících na ČOV. Schéma je možné považovat za obecné, tedy platné pro všechny ČOV.
Toto schéma nám rozděluje ČOV na tři základní části: První část se označuje jako primární předčištění nebo také jako mechanické čištění. Vychází ze základních fyzikálních principů, kdy dochází k separaci nerozpuštěných látek obsažených v odpadních vodách sedimentací, na základě rozdílných měrných hmotností nebo dále prostým cezením odpadních vod. Takto upravené odpadní vody je nyní možné přivést do druhé části čistírny.
Ve druhé části probíhá biologické čištění prostřednictvím mikroorganismů. Tuto fázi označujeme jako sekundární čištění. Účelně kultivované mikroorganismy se živí organickým znečištěním, které je obsaženo v odpadních vodách. S trochou nadsázky je možné říci, že princip čištění odpadních vod spočívá v mechanickém odstranění nepoživatelných částic a konzumaci zbylého organického podílu bakteriemi a mikroorganismy.
Třetí část, terciární dočištění, není běžnou součástí všech čistíren odpadních vod. Vyčištěná voda je před vlastním vypuštěním do recipientu podrobena filtraci (pískové, mikrosítové), chemickému dočištění, sedimentaci nebo stabilizaci. Hlavním úkolem tohoto dočištění je zachytit případné nečistoty, shluky nebo sraženiny pocházející z aktivačního procesu. Dále dochází k částečné stabilizaci vyčištěné vody před jejím vypuštěním do vodního toku.
27
3.4 Technologické zařízení ČOV Tato část je podrobně zaměřena na jednotlivé technologické části čistírny a snaží se definovat možná rizika, která souvisí s nedokonale odseparovaným pískem. Dle výše uvedeného schématu tvoří základní části ČOV tato zařízení:
3.4.1 Lapák štěrku
Slouží k zachycení velkých a těžkých předmětů, které jsou unášeny odpadní vodou. Jedná se především o štěrk, hrubé frakce kameniva, části betonu nebo poškozeného potrubí. K tomu dochází hlavně v průběhu přívalových dešťů a lijáků, kdy jsou do kanalizace vyplavovány větší částice. Těmto částicím je udělena unášivá rychlost v závislosti na rychlosti proudění odpadní vody. Z těchto důvodů je nutné v lapáku štěrku snížit rychlost proudění, čímž dojde k sedimentaci částic vlivem gravitace. Rychlost proudění se snižuje tak, že se rozšíří a prohloubí průtočný profil. Sedimentované částice jsou následně mechanicky vytěženy a propláchnuty, aby se zbavily organických nečistot. Písek tímto zařízením prochází bez větších problémů a jeho případná sedimentace nepůsobí žádné problémy. Takto sedimentovaný písek je při proplachování vyplaven zpět do čistírny odpadních vod.
3.4.2 Strojně stírané česle
Fungují jako vlastní aktivní ochrana čistírny odpadních vod před jejím zanášením a poškozením hrubými plovoucími a unášenými částicemi. Jedná se o mechanickou zábranu, která je tvořena průlinami s různou roztečí a je umístěna do profilu protékající odpadní vody pod sklonem v rozmezí 30° až 50°. Podle rozteče průlin rozdělujeme česle na hrubé, střední a jemné. Hrubé česle mají průliny nad 40 mm (až 100 mm), česle střední mají průliny 20 až 40 mm, jemné česle mají průliny 3 až 20 mm. Rychlost průtoku odpadní vody na česlích nesmí klesnout pod 0,3 m/s, aby nedocházelo k usazování písku, a zároveň nemá překročit rychlost 1 m/s, 28
aby nedocházelo ke strhávání již zachycených nečistot. Nejčastěji bývá rychlost průtoku 0,7 až 0,9 m/s. (Pošta, 2005) Podle způsobu stírání dělíme česle dále na ručně nebo strojně stírané. Nečistoty zachycené na česlích označujeme jako shrabky. Nejčastěji se zde vyskytují zbytky potravin, plasty, papír, textilie, větve, listí, nedopalky cigaret, fekálie a menší domovní odpad. Produkce shrabků na jednoho ekvivalentního obyvatele je na jemných česlích 12 až 15 l za rok (Pošta, 2005). Společně se shrabky zde již dochází de facto k nepatrnému odstraňování písku, který se zde zachytává na nečistotách v průlinách a je s nimi odstraňován. Jedná se však o zanedbatelné množství.
3.4.3 Lapák písku Slouží k zachycení unášených částic v odpadní vodě do velikosti 0,2 až 0,25 mm (Hlavínek, 2006), jako jsou písek, popel a jiný inertní materiál. Je velmi důležité, aby v lapáku docházelo pouze k separaci písku a ne organické suspenze, která by následně chyběla v aktivačním procesu. Opět je zde využito základních fyzikálních vlastností, jako jsou rozdílná hmotnost a gravitační síla. Existuje několik druhů a provedení lapáků písku, které mají v zásadě stejnou funkci (lapáky písku jsou podrobně řešeny v bodě 3.5). Mají zabránit vnášení těchto drobných částic do biologické sekce ČOV, kde by působily problémy. I když se toto technologické zařízení jeví jako podřadné a není mu věnována patřičná pozornost, mohou být finanční a technologické dopady špatně fungujícího lapáku písku pro čistírnu závažné. Možné problémy způsobené špatně fungujícím lapákem písku: • Zanesení potrubí, zmenšení průtočného profilu, tvorba sraženin, shluků • Obtížná čerpatelnost, vyšší energetická náročnost • Abrazivní materiál, poškození čerpadel, míchacích elementů, aerátorů • Zanesení nádrží, zmenšení aktivního objemu, zhoršení čištění • Kalové hospodářství, zpracování kalu, čerpání, využití 29
3.4.4 Lapák tuků
Toto zařízení se instaluje tam, kde je možné předpokládat zvýšený výskyt látek s hustotou menší než voda, tedy tuky, oleje a některé ropné látky. Jde především o průmyslové zóny, potravinářské podniky, jatka nebo asanační podniky. Tuky by měly být v těchto zařízeních zachycovány ještě před vyústěním odpadních vod do kanalizace, dle platného kanalizačního řádu, a odstraňovány daným podnikem na vlastní náklady. Z praxe je známo, že se tak často neděje a přítok tuků na čistírnu je v takovém případě značný. Tuky působí problémy nejen v potrubí, kde se zachycují na stěnách a snižují jeho průchodnost, ale také v samotné čistírně, kde tuky zahnívají, silně zapáchají a mohou tvořit se vzduchem výbušné směsi. Dále také v aktivačním procesu zabraňují vnikání kyslíku, čímž narušují procesy čištění. Lapáky tuků jsou většinou řešeny jako průtoková nádrž, kde vlivem zpomalení průtoku dochází k vyplavení tukových látek ke hladině, ze které jsou následně odstraněny. Tento proces je možné podpořit flotací, tedy tvorbou bublin, na které se tukové částice naváží a jsou snadněji vynášeny k povrchu. Pokud předchozí zařízení, především lapák písku, nefungují správně, mohou se již zde vyskytovat problémy. Písek a jiné nezachycené inertní částice postupně zanáší prostor lapáku tuků, zmenšují jeho objem a tím zvyšují rychlost proudění odpadní vody. Tukové částice tak nestačí vyplavat ke hladině a není možná jejich důkladná separace.
3.4.5 Sedimentační nádrž
Další
fází
mechanického
předčištění
odpadních
vod
je
sedimentace
nerozpuštěných organických a anorganických částic menších než 0,2 mm, které nebyly zachyceny v předchozích zařízeních, konkrétně v lapáku písku. Odstraněním těchto částic ze systému jsou chráněny další čistírenské procesy a také se částečně snižuje zbytkové znečištění. V sedimentační nádrži dochází ke zpomalení a rovnoměrnému rozdělení protékající odpadní vody po celé průtočné ploše nádrže. Díky tomu dochází nejen k sedimentaci částic s měrnou hmotností vyšší než voda, ale také k vyplavování nezachycených plovoucích látek včetně tuků a pěn. Všechny tyto zachycené částice jsou prostřednictvím stíracího zařízení u dna a na povrchu odstraňovány jako primární kal. 30
Sušinu primárního kalu tvoří 75% látky organické a 25% látky anorganické, z toho 5% představuje dusík a 1% fosfor, jak uvádí Vítěz (2008). Tento kal je vysoce reaktivní a je hlavním zdrojem produkce bioplynu na ČOV. Velice často se však umístění sedimentačních nádrží na ČOV vynechává. Dochází zde k odstranění velkého podílu organických látek, které následně chybí v aktivačním procesu a musí se dodatečně dávkovat. Problémy s usazováním písku v této fázi čištění jsou obdobné jako u lapáku tuků. Pokud je lapák písku nefunkční nebo nevhodně dimenzovaný, dochází k zanášení nádrže, snižuje se její aktivní objem, nedochází k rovnoměrnému rozdělení průtoku, čímž přestává plnit svůj účel. Nerozpuštěné látky se tak dostávají do aktivačního procesu a komplikují probíhající čistící procesy. Písek usazený v sedimentační nádrži je odstraňován spolu s organickým znečištěním a tvoří tak část primárního kalu, kde může opět působit problémy při jeho čerpání a využívání.
3.4.6 Aktivační nádrž Aktivační nádrž je hlavním technologickým stupněm při biologickém čištění odpadní vody. Konstrukce těchto nádrží je technicky náročnější, protože oproti předcházejícím nádržím obsahují navíc aerační a míchací elementy, přečerpávací zařízení a musí flexibilně reagovat na změnu látkového zatížení. V aktivační nádrži se kultivují mikroorganismy, které mají specifické požadavky na prostředí, ve kterém se vyskytují. Tyto mikroorganismy označujeme jako aktivovaný kal a využíváme jejich schopnosti flokulace, tedy tvořit vločky a od kapalné fáze se oddělovat sedimentací. Při biologickém čištění odpadních vod v aerobních podmínkách se uplatňují biochemické procesy podmíněné činností mikroorganismů. Tyto mikroorganismy rozkládají organické látky obsažené ve vodě (substrát) oxidačními procesy za přítomnosti molekulárního kyslíku. Konečnými produkty tohoto procesu, kterým mikroorganismy získávají energii, jsou oxid uhličitý a voda. K syntéze své buněčné hmoty potřebují biogenní prvky, které získávají z vnějšího prostředí, mimo jiné i z rozloženého organického substrátu. (Pytl, 2004)
31
V aktivační nádrži dále dochází k odstraňování nutrietů, konkrétně dusíku a fosforu, které způsobují eutrofizaci povrchových vod. Dusík je z odpadních vod odstraňován při nitrifikaci a denitrifikaci. Nitrifikací rozumíme biochemickou oxidaci amoniakálního dusíku na dusitany a následně na dusičnany. Průběh nitrifikace znázorňuje Hlavínek (2006) v následující tabulce.
Tab. 5 Průběh nitrifikace
Stupeň
Proces
Reakce
2NH3 + 3O2 1. stupeň
Nitritace
2H2O
2. stupeň
Nitratace
2NO2- + O2
Celkově
Nitrifikace
NH3 + 2O2
Rod bakterií
Růstová rychlost
2NO2- + 2H+ +
2NO3-
Nitrosomonas
menší
Nitrobacter
větší
NO3- + H+ + H2O
Proces nitrifikace nám z odpadních vod odstraní amoniakální dusík, který se oxiduje na dusičnany. Ty jsou však v povrchových vodách nežádoucí a pro lidský organismus nebezpečné. Z těchto důvodů následuje po nitrifikaci denitrifikace, kde dochází k redukci dusičnanů na elementární dusík. (Hlavínek, 2006) Redukci dusičnanů je možné znázornit takto: NO3-
NO2-
NO
N 2O
N2
Při redukci dusičnanů dochází ke spotřebě organického substrátu. Z těchto důvodů je možné denitrifikaci zařadit před nitrifikaci, kde je dostatečná zásoba organických látek. V tomto případě se pak jedná o aktivační systém se zařazenou predenitrifikací. V opačném případě je nutné při nedostatku organických látek dávkovat organický substrát, například v podobě alkoholu. (Vítěz, 2008) 32
Denitrifikace by měla navazovat na nitrifikaci, aby došlo k odbourání dusičnanů. V případě, že by do systému byla zařazena pouze nitrifikace, docházelo by jen ke změně formy dusíku z amoniakální na dusičnany. Dále by docházelo v dosazovací nádrži k redukci dusičnanů na plynný dusík (spontánní denitrifikace), což způsobí změnu podmínek z aerobních na anoxické. Uvolněný plynný dusík by směřoval k hladině a unášel s sebou vločky kalu. Ty by se tak dostaly do odtoku, což je na ČOV nežádoucí. (Hlavínek, 2006)
Odstranění fosforu je možné provádět dvěma způsoby. Hovoříme o biologickém a chemickém postupu (Vítěz, 2008). •
Chemické srážení fosforu Chemické srážení je založeno na tvorbě nerozpustných fosforečnanů, např. Ca,
Fe, Al, které pak následně sedimentují společně s kalem. Podle místa dávkování rozlišujeme srážení předřazené, simultánní nebo zařazené.
•
Biologické odstraňování fosforu Při biologickém odstraňování fosforu se využívá schopnosti Poly-P-bakterií
ukládat fosfor ve formě polyfosfátů. K tomuto procesu je však nutná přítomnost nižších mastných kyselin, především pak kyseliny octové (CH3COOH), které vznikají činností fermentativních bakterií v anaerobních podmínkách. Tyto mastné kyseliny jsou následně syntetizovány na kyselinu poly-β-hydroxymáselnou (PBH), která je dále využívána jako endogenní substrát pro tvorbu buněčné hmoty a zároveň jako zdroj energie pro syntézu polyfosfátů. Takto uložený fosfor je odstraňován společně s přebytečným kalem.
Z výše uvedených procesů vyplývá, že aktivační nádrž musí být schopna zajistit vhodné podmínky pro tyto čistící procesy a kultivaci mikroorganismů. Přítomnost inertních částic, včetně zrn písku, má negativní vliv nejen na probíhající biochemické 33
procesy, ale také na technické vybavení aktivační nádrže. Písek zde působí jako abrazivní materiál, který poškozuje míchací a čerpací zařízení, ucpává aerační elementy, negativně působí na probíhající flokulaci a celkově zvyšuje energetickou náročnost všech prováděných úkonů. Stejně jako v předchozích zařízeních, také v aktivační nádrži, může usazený písek měnit hydraulické parametry a tím snižovat výslednou účinnost čištění odpadních vod.
3.4.7 Dosazovací nádrž
Hlavním úkolem dosazovací nádrže je gravitační oddělení vloček aktivovaného kalu od vyčištěné odpadní vody. Tyto vločky sedimentují na dno dosazovací nádrže, kde tvoří sekundární kal. Část tohoto kalu je opět použita k naočkování přitékající odpadní vody, zbytek je jako přebytečný kal odstraněn v kalovém hospodářství ČOV. Vyčištěná voda přepadá přes přelivnou hranu odtokového žlabu, a pokud není podrobena terciárnímu dočištění, odvádí se přímo do recipientu. Jestliže se v dosazovací nádrži objeví písek, nastávají také zde již výše zmíněné technické a technologické problémy. V dosazovací nádrži probíhají sedimentační procesy, které mají za následek nejen rozdělení suspenze na vločky a vyčištěnou vodu, ale také zde probíhá zahušťování kalu. Oba tyto procesy mohou zrna písku narušovat a tak snižovat celkovou účinnost čištění.
3.4.8 Terciární dočištění
Tento stupeň čištění není běžnou součástí všech ČOV. Jak zmiňuje Pytl (2004), dočišťování biologicky vyčištěných odpadních vod obvykle požaduje vodoprávní orgán ve vodohospodářsky významných lokalitách. Nejčastěji se jedná o odstranění zbytkových nerozpuštěných látek, případně fosforu, v účelově postaveném zařízení. K dočišťování biologicky vyčištěných vod se využívají v současné praxi nejčastěji následující zařízení:
34
• Zařízení pro zemní filtraci – zemní filtry • Vegetační čistírny • Stabilizační nádrže nazývané také biologické rybníky • Dočišťovací gravitační nádrže • Mikrosítové filtry • Pískové filtry
3.5 Rozdělení lapáků písku V předešlé části byly uvedeny možné zdroje písku v kanalizaci. Je prakticky nemožné omezit výskyt písku v odpadních vodách, a proto bude další pozornost věnována jeho separaci v čistírně odpadních vod. Písek je kanalizačním systémem přiváděn na čistírnu odpadních vod, kde postupně prochází přes jednotlivá strojní zařízení v mechanickém stupni čištění, až se dostane k lapáku písku, který slouží k separaci minerálních a inertních částic s hustotou větší, než je hustota odpadní vody. V lapáku písku dochází k zachycování písku, tedy drobného drceného nebo těženého kameniva o velikosti zrn maximálně do 0,25 mm a jiných inertních částic, které jsou kanalizací dopravovány až do čistírny. Lapák písku zachycuje anorganické částice tak, aby organické nečistoty nebyly zatěžovány
minerálními.
V lapáku
písku
jsou
vytvořeny
jeho
konstrukčním
uspořádáním příznivé podmínky pro takovou rychlost průtoku, aby se usazoval pouze písek o průměru zrn 0,2 až 0,25 mm. Průtočná rychlost 0,3 m/s se uplatňuje ve většině lapáků písku k oddělení minerální a organické suspenze. Při nižších rychlostech je odstraněný písek nadměrně kontaminován organickými látkami, naopak při vyšších rychlostech je písek z lapáku vyplavován do následujících zařízení čistírny a při absenci usazovací nádrže pak zanáší aktivační nádrže. (Pytl, 2004)
35
Lapák písku plní tedy v systému především roli ochrannou, tzn. chrání technologickou linku ČOV před jejím zanášením a strojní součásti před jejich poškozením.
3.5.1 Horizontální lapák písku
Mezi lapáky písku s horizontálním průtokem lze zařadit komorový a štěrbinový lapák písku (Vítěz, 2008) • Komorový lapák písku – podélný usazovací žlab s akumulačním prostorem na zachycování písku. Protože v čistírnách průtok během dne kolísá, je nutno navrhovat vždy několik paralelních žlabů vedle sebe. • Štěrbinový lapák písku – žlab obdélníkového nebo trojúhelníkového průřezu, dno má takový sklon, aby i za nejmenších průtoků neklesla rychlost pod 0,15 m/s a za největších průtoků nepřekročila hodnotu 0,4 m/s. Dno žlabu je vyřešeno příčnými nebo podélnými štěrbinami, kterými písek propadá do boční šachty, odkud se těží ručně nebo čerpadlem.
Obr. 4 Horizontální lapák písku vybavený stíráním dna a hladiny (Pytl, 2004)
36
Horizontální lapáky písku se z důvodů obtížné automatizace vyklízení dnes již prakticky nepoužívají.
3.5.2 Vertikální lapák písku
Odpadní voda je přiváděna na dno lapáku a odtud stoupá určitou vzestupnou rychlostí. Rychlost nesmí být větší než rychlost, kterou jsou vynášena nejmenší písková zrna. Částice zachycené v lapáku se odstraňují strojně. Půdorys vertikálního lapáku písku bývá kruhový. Tento typ lapáku se běžně používá na menších ČOV, přibližně do 20 000 EO. (Vítěz, 2008) • Vírový lapák písku – využívá odstředivé síly, pomocí níž je možno od sebe oddělit látky s různou hustotou. Odpadní voda je přiváděna tangenciálně do válcové nádrže, písek je vynášen na obvod nádrže a vířivým pohybem vody je strháván na dno, odkud se těží čerpadlem. Běžně se používá u ČOV střední velikosti 10 000 až 100 000 EO.(Vítěz, 2008) • Provzdušňovaný lapák písku – horizontální žlab, v němž se příčná cirkulace vytváří umělým provzdušněním podél jedné strany žlabu. Hlavní výhodou je nezávislost na kolísání průtoku a předčištění odpadní vody. I tento lapák písku se běžně používá na středních a velkých ČOV. Je vysoce účinný a zároveň umožňuje flotaci plovoucích látek, především tuků na hladinu odkud mohou být odstraněny. Jeho nevýhodou je, že při aeraci lapáku dochází současně k biochemickým procesům a rozkladu organického substrátu, což může způsobovat určité problémy při denitrifikaci, z tohoto důvodu se nedoporučuje jeho instalace na malé ČOV do přibližně 5 000 EO. (Vítěz, 2008)
37
Obr. 5 Vertikální lapák písku (Libra, 2005)
Vyklízení vertikálních lapáků písku probíhá pomocí mamutkového čerpadla nebo ponorného kalového čerpadla. Výtlak směsi je přiveden do pračky písku, zde dochází důsledkem řízeného proudění k dokonalému odloučení plovoucích nečistot do sedimentu, který je ze spodní části nádoby dopravován šnekovým dopravníkem. Při pohybu písku ve šnekovém dopravníku dochází částečně k jeho odvodnění. Zařízení je doplněno o přívod prací vody, která slouží k vypírání biologického podílu znečištění. (Vítěz, 2008)
Lapák písku má zachycovat písek obsahující co nejméně organických látek. Dosáhnout tohoto stavu je však velmi obtížné, protože s pískem se vždy usazují i některé organické části kalu, které mají stejnou usazovací rychlost. Správnou konstrukcí lapáku písku a jeho dobrou obsluhou lze snížit obsah organických látek ve vytěženém písku až na přijatelnou míru asi 15%. Písek obsahující vyšší procento organických látek je nutné prát buď přímo v jímce stlačeným vzduchem a vodou nebo v oddělené pračce písku. (Pytl, 2004) 38
4
PRAKTICKÁ ČÁST Jak uvádí předchozí teoretická část, mechanické předčištění hraje velmi
významnou roli při správném chodu celé čistírny odpadních vod. Značná pozornost je při projektování čistíren odpadních vod věnována biologické lince, tedy návrhu aktivační nádrže a dosazovací nádrže. Separační procesy v mechanickém čištění bývají často opomíjeny, podceňovány nebo řešeny komplexně podle již existujících projektů a návrhů. To může mít za následek nedokonalé mechanické čištění a s tím související technologické problémy, které byly již diskutovány v teoretické části této diplomové práce. Abychom byli schopni vyvodit konkrétní závěr, který by obhájil nebo vyvrátil předchozí tvrzení, bylo nutné provést odběry vzorků na vybraných čistírnách odpadních vod a podrobit je potřebným analýzám.
4.1 Materiál a metodika Vzorky písku pro laboratorní rozbory byly odebrány na devíti čistírnách odpadních vod Jihomoravského kraje, jak je znázorněno na obrázku č. 6.
Obr. 6 Vybrané čistírny odpadních vod
39
Konkrétně se jednalo o tyto čistírny odpadních vod: • ČOV Tetčice • ČOV Střelice • ČOV Zbraslav • ČOV Ořechov • ČOV Náměšť nad Oslavou • ČOV Blansko • ČOV Boskovice • ČOV Letovice • ČOV Jedovnice
Tab. 6 Základní informace o jednotlivých čistírnách odpadních vod
ČOV
počet EO
druh kanalizace
lapák štěrku
lapák písku
praní písku
umístění lapáku písku
Tetčice
1500
jednotná
ne
vertikální kruhový
Huber - RO SF 4
za česlemi
Střelice
2400
jednotná
ne
vertikální kruhový
Fontána s prací vodou
před česlemi
Zbraslav
1200
jednotná
ne
integrovaný, Huber - RO5c
Huber RO5c
za česlemi
Ořechov
3048
jednotná
ne
vertikální kruhový
Fontána bez praní
za česlemi
Náměšť n. O.
8000
jednotná
ne
vertikální s provzdušněním
Fontána s prací vodou
za česlemi
Blansko
30000
jednotná
ne
vírový
In Eko
za česlemi
Boskovice
13060
jednotná
ano
vírový
Fontána s prací vodou
za česlemi
Letovice
6380
jednotná
ne
není
za česlemi
Jedovnice
3950
jednotná
ne
není
za česlemi
vertikální s provzdušněním vírový
40
Z každé čistírny byly odebrány vzorky v časovém horizontu od září do prosince roku 2008. Odběr vzorků vycházel z ČSN ISO 10381- 6:1998 Kvalita půd. Vzorky byly v den odběru převezeny do univerzitní laboratoře, kde následovalo jejich zpracování a vyhodnocení. Vzorky byly zváženy, byl stanoven obsah sušiny, ztráta žíháním, dále byla stanovena měrná hmotnost a jejich granulometrie. Všechny vzorky byly také podrobeny mikrobiologickému rozboru na indikátorové skupiny mikroorganismů, které se běžně stanovují v čistírenských kalech před jejich aplikací na zemědělskou půdu. Jednalo se hlavně o koliformní bakterie, především Escherichia coli, enterokoky a fekální koliformní bakterie. Mikrobiologické vyhodnocení těchto čistírenských písků však není předmětem této práce, proto se dále zaměříme pouze na jejich mechanické vlastnosti. Výsledky mikrobiologické analýzy dále prezentované mají pouze informativní charakter.
4.2 Metody odběru vzorků a analýz Odběr vzorků písku odpovídá ČSN ISO 10381-6:1998 Kvalita půdy – Odběr vzorků – část 6. Tato norma udává pokyny pro odběr, manipulaci a uchování půdních vzorků. Stanovení objemové hmotnosti podle ČSN ISO 7033 Drobné a hrubé kamenivo do betonu. Stanovení objemové hmotnosti a nasákavosti - mimo prášků pro slinuté karbidy - Metoda pyknometrická. Pyknometr je nádobka k určení měrné hmotnosti kapalin, případně tuhých tělísek. Je založený na tom, že při úplném naplnění a uzavření zábrusovou zátkou s kapilárou pojme vždy stejný, snadno reprodukovatelný objem kapaliny.
Hustota
kapaliny
se
pak
určuje
(www.wikipedia.org).
41
z
její
hmotnosti
a
objemu.
Sítový rozbor byl proveden podle ČSN EN 933-1 Zkoušení geometrických vlastností kameniva – část 1: Stanovení zrnitosti. Písek je drcené nebo těžené kamenivo s různou zrnitostí. Velikost jednotlivých zrn a jejich podíl ve vzorku stanovuje sítový rozbor. Částice zachycené na sítě nazýváme nadsítnou frakcí, částice propadlé sítem nazýváme podsítnou frakcí. Stanovení sušiny jednotlivých vzorků bylo provedeno podle české technické normy ČSN EN 14346 Charakterizace odpadů – Výpočet sušiny stanovením podílu sušiny nebo obsahu vody. Pro sušení byla použita laboratorní sušárna KBS G 100 vyrobená v Polsku. Ztráta žíháním byla stanovena dle ČSN EN 75 7350 Jakost vod – Stanovení ztráty žíháním nerozpuštěných látek. Pro stanovení ztráty žíháním byla použita muflová pec LMH 07/12.
4.3 Výsledky Jednotlivé vzorky odebrané na vybraných ČOV vykazovaly již na první pohled rozdílné množství organického podílu. Odlišnosti byly pozorovatelné pouhým okem a do jisté míry odrážely technologické vybavení dané čistírny, konkrétně funkčnost lapáku písku. Paradoxně bylo možné pozorovat odlišnosti i mezi dvěma odebranými vzorky ze stejné čistírny v určitém časovém horizontu. Tuto odlišnost je však možné vysvětlit různými srážkovými úhrny, které mají velký vliv na množství a složení čistírenského
písku.
V některých
případech
dokonce
nebylo
možné
hovořit
o čistírenském písku, ale spíše o směsi kalu s pískem, která byla z lapáku písku těžena.
42
Rozdílný obsah organického podílu je patrný na obrázku, kdy byly vzorky 20 minut třepány v destilované vodě pro účel mikrobiologických rozborů.
Obr. 7 Příprava vzorků pro mikrobiologický rozbor
Vlevo je umístěn vzorek písku z ČOV Zbraslav (č. 5), který je čirý, obsahuje 95% sušiny a ztráta žíháním je pouze 1,2%. Vpravo se nachází vzorek písku z ČOV Ořechov (č. 9), je zakalený, obsahuje jen 68% sušiny a ztráta žíháním je 23%.
4.3.1 Stanovení sušiny
Každý vzorek byl sušen do konstantní hmotnosti v laboratorní sušárně při teplotě 105 ± 3 °C.
Definice a výpočet podle ČSN EN 14346: Podíl sušiny Wdr – zbývající hmotnostní zlomek vzorku po procesu sušení při 105 °C.
kde 43
Wdr
je podíl sušiny vzorku, vyjádřený jako hmotnostní zlomek v procentech [%] nebo v gramech na kilogram [g/kg];
ma
hmotnost prázdné misky nebo kelímku, vyjádřená v gramech [g];
mb
hmotnost misky nebo kelímku obsahující vzorek, vyjádřená v gramech [g];
mc
hmotnost misky nebo kelímku obsahující vysušený vzorek, vyjádřená v gramech [g];
f
převodní koeficient f = 100 pro vyjádření výsledku jako hmotnostní zlomek v procentech [%] a f = 1000 pro vyjádření výsledků v gramech na kilogram [g/kg].
Sušina Wdm - hmotnostní zlomek vzorku, který nezahrnuje vodu, vyjádřený jako procento hmotnosti vypočítané stanovením podílu sušiny nebo obsahu vody. Wdm = 100 - ww kde Wdm
sušina vyjádřená jako hmotnostní zlomek v procentech [%] nebo v gramech na kilogram [g/kg];
ww
obsah vody, vyjádřený jako hmotnostní zlomek v procentech nebo v gramech na kilogram [g/kg].
4.3.2 Ztráta žíháním
Definice a výpočet podle ČSN EN 75 7350: Ztráta žíháním nerozpuštěných látek ((ZŽ)NL) – látky, které vytěkaly z nerozpuštěných látek sušených při žíhání na 550 °C. Zbytek po žíhání; nerozpuštěné látky žíhané (NL 550) – látky, které zůstaly stabilní při žíhání nerozpuštěných látek sušených na 550 °C. Nerozpuštěné látky sušené; sušina NL (NL 105) – tuhé látky odstranitelné filtrací za určitých podmínek, sušené při 105 °C. 44
Hmotnostní koncentrace NL 105, NL 550 a (ZŽ)NL se vypočítají z následujících rovnic:
kde: ρ(NL105)
je hmotnostní koncentrace NL105 v [mg/l];
ρ(NL550)
je hmotnostní koncentrace zbytku po žíhání (NL550) v [mg/l];
ρ(ZŽ)NL
hmotnostní koncentrace (ZŽ)NL v [mg/l];
m1
hmotnost filtru před stanovením NL105 v [mg];
m2
hmotnost filtru s NL 105 v [mg];
m3
hmotnost prázdného kelímku před stanovením NL550 v [mg];
m4
hmotnost kelímku se zbytkem po žíhání (s NL550) v [mg];
V
zkoušený objem vzorku v [ml].
Pro vyjádření výsledku v hmotnostním zlomku v procentech jsme použili tohoto vztahu:
kde: wZŽ
je ztráta žíháním nerozpuštěných látek vyjádřená v procentech sušiny nerozpuštěných látek;
wZ
zbytek po žíhání sušiny nerozpuštěných látek vyjádřených v procentech.
45
Obr. 8 Šipka označuje vzorek s nadměrným obsahem organického podílu
U všech vzorků bylo provedeno jejich sušení, čímž jsme získali procentuelní podíl sušiny vzorku a dále jejich žíhání, které nám určilo celkovou organickou sušinu. Odlišné množství organického podílu je patrné i po vysušení vzorků, jak ukazuje obrázek č. 8. Vlevo se nachází vzorek odebraný z ČOV Letovice, který obsahoval 19% sušiny, ztráta žíháním 69%, prostřední vzorek pochází z ČOV Náměšť nad Oslavou, kde sušinu tvořilo 44%, ztráta žíháním byla stanovena na 41% a vpravo je umístěn vzorek z ČOV Blansko s obsahem sušiny 62% a ztrátou žíháním 44%.
46
Tab. 7 Průměrné hodnoty sušiny písku z jednotlivých čistíren odpadních vod
ČOV
Průměrná sušina [%]
Variance Sx2
Směrodatná odchylka Sx
Variační koeficient Vx
Tetčice
96,39
0,0003
0,0170
1,7662
Střelice
78,16
0,0258
0,1607
20,5551
Zbraslav
90,97
0,0017
0,0417
4,5811
Ořechov
61,92
0,0437
0,2091
33,7669
Náměšť n O.
47,22
0,0022
0,4680
9,9106
Blansko
77,32
0,0183
0,1353
17,4946
Boskovice
63,83
0,0058
0,0759
11,8954
Letovice
18,89
0,0045
0,0668
35,3728
Jedovnice
20,18
0,0197
0,1405
69,6232
Graf 2 Průměrné hodnoty sušiny písku z jednotlivých čistíren odpadních vod
47
Tab. 8 Průměrné hodnoty organické sušiny písku z jednotlivých čistíren odpadních vod
ČOV
Průměrná organická sušina [%]
Variance Sx2
Směrodatná odchylka Sx
Variační koeficient Vx
Tetčice
2,00
0,0003
0,0029
14,6152
Střelice
11,29
0,0107
0,1034
91,6158
Zbraslav
1,66
0,0000
0,0038
22,9992
Ořechov
21,18
0,0385
0,1962
92,6468
Náměšť n O.
37,92
0,0019
0,0432
11,3980
Blansko
19,07
0,0271
0,1646
93,2572
Boskovice
25,71
0,0086
0,0929
36,1445
Letovice
69,78
0,0073
0,0856
12,2649
Jedovnice
55,28
0,0788
0,2808
50,7946
Graf 3 Průměrné hodnoty organické sušiny písku z jednotlivých čistíren odpadních vod
48
Nadměrný obsah organického podílu u 3 vzorků písků, konkrétně se jednalo o vzorky z ČOV Náměšť nad Oslavou, ČOV Jedovnice a ČOV Letovice, neumožnil provést jejich sítové rozbory, jak uvádí obrázek. Tyto vzorky obsahovaly průměrně organickou sušinu vyšší než 30%.
Graf 4 Vysoký obsah organického podílu u 3 vzorků odpadních písků
Dobře patrný vysoký obsah organického podílu dokumentuje také obrázek, který zobrazuje vysušený vzorek z ČOV Letovice. Vzorky s obdobnou strukturou nebylo možné podrobit granulometrii.
Obr. 9 Vysušený vzorek z ČOV Letovice
49
4.3.3 Měrná hmotnost stanovená pyknometrickou metodou
Obr. 10 Pyknometr (www.wikipedia.org)
Stanovení měrné hmotnosti jednotlivých vzorků písku:
kde: m1
je hmotnost prázdného suchého pyknometru [kg],
m2
hmotnost suchého pyknometru s pískem [kg],
m3
je hmotnost pyknometru s pískem a s kapalinou o známé měrné hmotnosti [kg],
m4
hmotnost pyknometru naplněného srovnávací kapalinou [kg],
ρs
je měrná hmotnost kapaliny [kg/m3].
. 50
Tab. 9 Měrná hmotnost písku z vybraných čistíren odpadních vod stanovená pyknometrickou metodou
ČOV
Měrná hmotnost [kg/m3]
Tetčice Střelice Zbraslav Ořechov Náměšť nad Oslavou Blansko Boskovice Letovice Jedovnice
3152 2494 2390 2410 2490 2564 2530 2295 2350
Graf 5 Měrná hmotnost písku z jednotlivých ČOV
Určením měrné hmotnosti písku z jednotlivých ČOV jsme získali cenné informace o jejich skutečném složení, které mohou sloužit při řešení dané problematiky. Literární prameny se v otázce měrné hmotnosti čistírenských písků liší a neuvádí shodné hodnoty. Například Pošta (2005) uvádí průměrnou měrnou hmotnost písku 2700 kg/m3, naopak Vítěz (2008) zmiňuje měrnou hmotnost 1400 kg/m3, Herle (1962) uvádí 1500 kg/m3. Znalost skutečné měrné hmotnosti čistírenských písků je možné využít při návrhu správně fungujícího lapáku písku. 51
Různá měrná hmotnost nám také může pomoci určit, o jakou horninu se pravděpodobně jedná, jak znázorňuje tabulka druhů hornin. Tab. 10 Vlastnosti vybraných druhů hornin (Pytlík, 2000)
Hornina
Objemová hmotnost [kg.m-3]
Tvrdost Pevnost v podle Mohse tlaku -
[MPa]
Pevnost v Nasákavost tahu ohybem [MPa]
[%]
Vyvřelé horniny žula
2600-2800
6-7
120-240
10-35
0,2-1,2
dirit
2700-3000
6-7
135-215
20-40
0,2-0,7
gabbro
2800-3100
6-7
150-225
25-60
0,2-,05
syenit
2500-2900
6-7
150-200
10-20
0,2-0,5
čedič
2050-3000
6
250-400
15-25
0,1-0,3
trachyt
2400-2900
6-7
60-70
-
1-2
diabas
2800-2980
6
120-220
20-45
0,1-0,8
porfyr
2550-2650
6-7
70-210
15-30
0,2-1,5
Usazené horniny pískovec
2000-2400
proměnlivá
30-80
3,8
4,0-8,5
vápenec
2600-2850
3
40-180
10-25
0,2-0,6
dolomit
2650-2850
3,5
100-200
12-25
0,2-0,6
břidlice
2600-2750
7
100-190
30-100
0,3-1,5
Metamorfované horniny rula
2650-2750
6-7
120-250
24-50
0,1-1,2
křemenec 2500-2700
7
300
-
0,5
amfibolit
2700-3100
6
170-280
-
0,1-0,4
mramor
2700-2800
3
75-145
12-26
0,2-1,0
serpentin
2500-2850
3-4
60-140
10-23
0,1-2,0
52
4.3.4 Sítové rozbory, granulometrie
Pro stanovení sítových rozborů bylo použito normované sady sít průměru 200 mm s čtvercovými otvory o následujících rozměrech: 125 – 63 – 32 – 16 – 8 – 4 – 2 – 1 – 0,5 – 0,125 – 0,063 [mm]. Vzhledem k charakteru zpracovávaného materiálu nebylo zapotřebí sít s otvory o rozměrech 32, 63 a 125 mm. Po úpravě vzorku byla navážka odpadního písku vložena na horní síto. Jednotlivé frakce odpadního písku byly separovány sítovým rozborem, resp. ručním setřásáním písku na jednotlivých sítech.
Jak již bylo dříve zmíněno, u třech vzorků nebylo možné provést sítové rozbory vzhledem ke značnému organickému podílu.
Obr. 11 Jednotlivé frakce písku
Jednotlivé sítové frakce nám určují, jaká je zrnitost písku na jednotlivých ČOV. To může být cennou informací při následném řešení problémů. Sedimentace každé částice závisí na její velikosti, povrchu a rychlosti, kterou je unášena. Lapáky písku se navrhují nejen dle měrné hmotnosti, ale také právě na určitou velikost částic, které v něm mají sedimentovat. Literatura uvádí velikosti částic od velikosti 0,1 - 0,2 mm (Pošta, 2006) a 0,2 – 0,25 mm (Vítěz, 2008). Sítové rozbory provedené u 6 čistíren nám ukazují, jaké jsou reálné zrnitostní frakce ve skutečném provozu Na sítech s otvory většími než 2 mm bylo již možné rozpoznat konkrétní částice a určit jejich pravděpodobný původ. I tato, na první pohled zbytečná, informace může posloužit při odhalování příčin nadměrného výskytu písku v odpadních vodách. 53
Na obrázku jsou zobrazeny sítové frakce 2 a 1 mm, kde je možné rozeznat například kousky cihel nebo vaječné skořápky.
Obr. 12 Frakce písku 1 a 2 mm
Výskyt cihlových částic může poukazovat na stavební úpravy, rekonstrukce, nedovolené zaústění nebo netěsnost kanalizace. Naopak vaječné skořápky v odpadních vodách pochází s největší pravděpodobností z domácností nebo potravinářských provozů. V odpadních vodách se mohou objevit například při nedovoleném používání drtičů odpadů.
Obr. 13 Detail sítové frakce 2 mm
54
ČOV Ořechov Průměrná hmotnost vysušeného vzorku M1 [g]
Variance Sx
315,405
886,551
2
Směrodatná odchylka Sx
Variační koeficient Vx [%]
29,775
9,440
Tab. 11 Sítový rozbor písku z ČOV Ořechov
ČOV Ořechov
55
Otvor síta [mm]
Průměrná hmotnost zůstatku materiálu Ri [g]
Variance Sx2
Směrodatná odchylka Sx
Variační koeficient Vx [%]
Procento zůstatku materiálu Ri/M1x100 [%]
Součtové procento propadu [%]
16
6,570
15,761
3,970
60,426
2,083
97,917
8
9,695
0,931
0,965
9,954
3,074
94,843
4
37,850
25,806
5,080
13,421
12,000
82,843
2
116,740
1612,826
40,160
34,401
37,013
45,830
1
44,350
19,097
4,370
9,853
14,061
31,769
0,5
68,685
42,055
6,485
9,442
21,777
9,992
0,25
22,380
0,116
0,340
1,519
7,096
2,896
0,125
4,145
3,367
1,835
44,270
1,314
1,582
0,063
0,570
0,160
0,400
70,175
0,181
1,401
55
Graf 6 Procenta zůstatku jednotlivých frakcí písku na sítech pro ČOV Ořechov
Graf 7 Zrnitostní křivka vzorku písku z ČOV Ořechov podle přílohy A, normy ČSN EN 933-1
56
ČOV Tetčice Průměrná hmotnost vysušeného vzorku M1 [g]
Variance Sx
342,888
8395,202
2
Směrodatná odchylka Sx
Variační koeficient Vx [%]
91,625
26,722
Tab. 12 Sítový rozbor písku z ČOV Tetčice
ČOV Tetčice Průměrná hmotnost Otvor síta zůstatku materiálu Ri [mm] [g]
Variance Sx2
Směrodatná odchylka Sx
Variační koeficient Vx [%]
Procento zůstatku materiálu Ri/M1x100 [%]
Součtové procento propadu [%]
57 16
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
100,000
8
4,335
11,252
3,354
77,380
1,264
98,736
4
21,190
10,750
3,279
15,473
6,180
92,556
2
97,025
471,862
21,722
22,388
28,296
64,259
1
52,723
153,410
12,386
23,493
15,376
48,883
0,5
98,590
1145,599
33,847
34,331
28,753
20,131
0,25
44,613
265,236
16,286
36,506
13,011
7,120
0,125
15,895
43,713
6,612
41,595
4,636
2,484
0,063
0,290
0,026
0,161
55,441
0,085
2,399
57
Graf 8 Procenta zůstatku jednotlivých frakcí písku na sítech pro ČOV Tetčice
Graf 9 Zrnitostní křivka vzorku písku z ČOV Tetčice podle přílohy A, normy ČSN EN 933-1
58
ČOV Zbraslav Průměrná hmotnost vysušeného vzorku M1 [g]
Variance Sx2
Směrodatná odchylka Sx
Variační koeficient Vx [%]
318,870
260,823
16,150
5,065
Tab. 13 Sítový rozbor písku z ČOV Zbraslav
ČOV Zbraslav 59
Otvor síta [mm]
Průměrná hmotnost zůstatku materiálu Ri [g]
Variance Sx
16
0,000
8
Směrodatná odchylka Sx
Variační koeficient Vx [%]
Procento zůstatku materiálu Ri/M1x100 [%]
Součtové procento propadu [%]
0,000
0,000
0,000
0,000
100,000
1,195
0,024
0,155
12,971
0,375
99,625
4
30,405
0,632
0,795
2,615
9,535
90,090
2
133,380
300,329
17,330
12,993
41,829
48,261
1
45,350
10,304
3,210
7,078
14,222
34,039
0,5
73,810
483,560
21,990
29,793
23,147
10,892
0,25
23,950
79,210
8,900
37,161
7,511
3,381
0,125
5,005
0,172
0,415
8,292
1,570
1,811
0,063
0,460
0,048
0,220
47,826
0,144
1,667
2
59
Graf 10 Procenta zůstatku jednotlivých frakcí písku na sítech pro ČOV Zbraslav
Graf 11 Zrnitostní křivka vzorku písku z ČOV Zbraslav podle přílohy A, normy ČSN EN 933-1
60
ČOV Střelice Průměrná hmotnost vysušeného vzorku M1 [g]
Variance Sx2
Směrodatná odchylka Sx
Variační koeficient Vx [%]
321,947
727,250
26,970
8,380
Tab. 14 Sítový rozbor písku z ČOV Střelice
ČOV Střelice 61
Otvor síta [mm]
Průměrná hmotnost zůstatku materiálu Ri [g]
Variance Sx2
Směrodatná odchylka Sx
Variační koeficient Vx [%]
Procento zůstatku materiálu Ri/M1x100 [%]
Součtové procento propadu [%]
16
0,783
0,308
0,555
46,267
0,243
99,757
8
7,987
41,790
6,465
80,942
2,481
97,276
4
26,337
148,478
12,185
46,267
8,180
89,096
2
73,447
79,207
8,900
12,117
22,813
66,282
1
29,663
5,732
2,394
8,071
9,214
57,069
0,5
86,657
152,952
12,367
14,272
26,916
30,152
0,25
65,247
781,968
27,964
42,858
20,266
9,886
0,125
24,007
124,612
11,163
46,500
7,457
2,429
0,063
1,750
0,180
0,424
24,248
0,544
1,886
61
Graf 12 Procenta zůstatku jednotlivých frakcí písku na sítech pro ČOV Střelice
Graf 13 Zrnitostní křivka vzorku písku z ČOV Střelice podle přílohy A, normy ČSN EN 933-1
62
ČOV Boskovice Průměrná hmotnost vysušeného vzorku M1 [g]
Variance Sx2
Směrodatná odchylka Sx
Variační koeficient Vx [%]
134,295
2,8155
1,684
1,254
Tab. 15 Sítový rozbor písku z ČOV Boskovice
ČOV Boskovice 63
Otvor síta [mm]
Průměrná hmotnost zůstatku materiálu Ri [g]
Variance Sx2
Směrodatná odchylka Sx
Variační koeficient Vx [%]
Procento zůstatku materiálu Ri/M1x100 [%]
Součtové procento propadu [%]
15
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
100,000
8
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
100,000
4
18,625
24,256
4,925
26,443
13,869
86,131
2
35,805
2,418
1,555
4,343
26,661
59,470
1
8,065
2,059
1,435
17,793
6,005
53,464
0,5
24,655
0,783
0,885
3,590
18,359
35,106
0,25
38,390
14,669
3,830
9,977
28,586
6,519
0,125
3,490
0,270
0,520
14,900
2,599
3,920
0,063
0,105
0,001
0,025
23,810
0,078
3,842
63
Graf 14 Procenta zůstatku jednotlivých frakcí písku na sítech pro ČOV Boskovice
Graf 15 Zrnitostní křivka vzorku písku z ČOV Boskovice podle přílohy A, normy ČSN EN 933-1
64
ČOV Blansko Průměrná hmotnost vysušeného vzorku M1 [g]
Variance Sx2
Směrodatná odchylka Sx
Variační koeficient Vx [%]
210,335
0,555
0,745
0,354
Tab. 16 Sítový rozbor písku z ČOV Blansko
ČOV Blansko 65
Otvor síta [mm]
Průměrná hmotnost zůstatku materiálu Ri [g]
Variance Sx2
Směrodatná odchylka Sx
Variační koeficient Vx [%]
Procento zůstatku materiálu Ri/M1x100 [%]
Součtové procento propadu [%]
15
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
100,000
8
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
100,000
4
6,420
0,281
0,530
8,255
3,052
96,948
2
20,405
1,010
1,005
4,925
9,701
87,247
1
16,575
0,265
0,515
3,107
7,880
79,366
0,5
57,255
0,819
0,905
1,581
27,221
52,145
0,25
59,840
6,003
2,450
4,094
28,450
23,696
0,125
38,355
0,391
0,625
1,630
18,235
5,460
0,063
0,220
0,002
0,040
18,182
0,105
5,356
65
Graf 16 Procenta zůstatku jednotlivých frakcí písku na sítech pro ČOV Blansko
Graf 17 Zrnitostní křivka vzorku písku z ČOV Blansko podle přílohy A, normy ČSN EN 933-1
66
4.4 Roční produkce písku na jednotlivých čistírnách odpadních vod Následující tabulka ukazuje produkci písku na jednotlivých ČOV v letech 2007, 2008 a 2009 (Zdroj dat: VAS, a.s. divize Boskovice).
Tab. 17 Roční produkce písku z jednotlivých čistíren
Produkce písku [Mg] ČOV
2007
2008
2009
Průměr
Tetčice
10,4
11,2
26,2
15,9
Střelice
5,3
8,4
10,8
8,2
Zbraslav
2,7
10,4
2,8
5,3
Ořechov
6,5
5,3
6,5
6,1
Náměšť n. O.
11,1
11,3
11,7
11,4
Blansko
58,0
65,0
61,0
61,3
Boskovice
273,0
291,0
284,0
50,0
Letovice
25,0
21,0
23,0
23,0
Jedovnice
14,0
14,0
12,0
13,3
Některé čistírny vykazují na první pohled rozdílné hodnoty. Tyto odlišnosti jsou způsobeny hned několika faktory. Například ČOV Boskovice uvádí až o dva řády vyšší hodnoty, než ostatní čistírny. Toto navýšení bylo způsobeno navážením materiálu při čištění kanalizací téměř z celého okresu Blansko. Skutečná produkce písku na ČOV není známa a je pouze odhadovaná na 50 Mg za rok. ČOV Zbraslav uvádí v každém roce znatelně odlišnou produkci písku. Tento nesoulad je způsoben nepravidelným odvozem separovaného písku, kdy v roce 2007 proběhl pouze jeden odvoz, v roce 2008 tři odvozy a v roce 2009 opět pouze jeden odvoz písku. Jak bylo uvedeno v teoretické části, odpad z lapáku písku je zařazen mezi ostatní odpad a je běžně deponován na skládku příslušné kategorie. Tento způsob odstranění tvoří část nákladů na provoz celého areálu čistírny. Graf č. 1 nám ukazuje 67
pravděpodobný vývoj poplatku za ukládání odpadu na skládkách. Při známé roční produkci písku je možné odhadnout výši nákladů na odstraňování tohoto odpadu. Předpokládaný vývoj ceny poplatku za uložení ostatního odpadu na skládce do roku 2015: Tab. 18 Předpokládaný vývoj ceny za deponování písku na skládku ostatního odpadu do roku 2015
Kalendářní rok
Poplatek za Mg
2010
511 Kč
2011
556 Kč
2012
600 Kč
2013
644 Kč
2014
688 Kč
2015
732 Kč
Tab. 19 Roční náklady za deponování písku na skládku v jednotlivých letech
ČOV
rok rok rok rok rok rok ∑ Suma Průměrná 2010 2011 2012 2013 2014 2015 roční produkce Náklady Náklady Náklady Náklady Náklady Náklady Náklady písku za 6 let [Kč] [Kč] [Kč] [Kč] [Kč] [Kč] [Mg] [Kč]
Tetčice
15,9
8 125
8 840
9 540
10 240
10 939
11 639
59 323
Střelice
8,2
4 190
4 559
4 920
5 281
5 642
6 002
30 594
Zbraslav
5,3
2 708
2 947
3 180
3 413
3 646
3 880
19 774
Ořechov
6,1
3 117
3 392
3 660
3 928
4 197
4 465
22 759
Náměšť n. O.
11,4
5 825
6 338
6 840
7 342
7 843
8 345
42 533
Blansko
61,3
31 324
34 083
36 780
39 477
42 174
44 872
228 710
Boskovice
50,0
25 550
27 800
30 000
32 200
34 400
36 600
186 550
Letovice
23,0
11 753
12 788
13 800
14 812
15 824
16 836
85 813
Jedovnice
13,3
6 796
7 395
7 980
8 565
9 150
9 736
49 622
∑ Suma
194,5
99 390
108 142 116 700 125 258 133 816 142 374
68
Pokud bychom čistírenský písek považovali za nebezpečný odpad, bylo by nutné k základní sazbě za uložení nebezpečného odpadu připočítat sazbu rizikovou, jak uvádí příloha č. 6 zákona 185/2001 Sb., o odpadech. Vývoj poplatku do roku 2015 by byl následující. Tab. 20 Poplatek za uložení NO na skládce (www.odpadovyhospodar.cz)
Sazba základního a rizikového poplatku za uložení NO na skládce Kalendářní rok 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Základní poplatek 1 100 Kč 1 100 Kč 1 100 Kč 1 200 Kč 1 200 Kč 1 400 Kč 1 400 Kč 1 700 Kč
Rizikový poplatek 2 000 Kč 2 000 Kč 2 000 Kč 2 500 Kč 2 500 Kč 3 300 Kč 3 300 Kč 4 500 Kč
Graf 18 Vývoj ceny poplatku za uložení nebezpečného odpadu
69
Celkový poplatek za Mg 3 100 Kč 3 100 Kč 3 100 Kč 3 700 Kč 3 700 Kč 4 700 Kč 4 700 Kč 6 200 Kč
Tab. 21 Předpokládaný vývoj poplatku za deponování NO do roku 2015
Odhadovaný vývoj ceny poplatku za uložení NO na skládce Kalendářní rok 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Výše poplatku v Kč/Mg 5 877 Kč 6 288 Kč 6 699 Kč 7 109 Kč 7 520 Kč 7 931 Kč
S průměrnou roční produkcí písku na jednotlivých ČOV by náklady na jeho skládkování, de facto nebezpečného odpadu, byly následující: Tab. 22 Roční náklady jednotlivých ČOV na deponování písku na skládce NO
ČOV
Průměrná rok 2010 rok 2011 rok 2012 rok 2013 rok 2014 rok 2015 ∑ Suma roční produkce Náklady Náklady Náklady Náklady Náklady Náklady Náklady písku za 6 let [Kč] [Kč] [Kč] [Kč] [Kč] [Kč] [Mg] [Kč]
Tetčice
15,9
93 444
99 979
106 514
113 033
119 568
126 103
658 642
Střelice
8,2
48 191
51 562
54 932
58 294
61 664
65 034
339 677
Zbraslav
5,3
31 148
33 326
35 505
37 678
39 856
42 034
219 547
Ořechov
6,1
35 850
38 357
40 864
43 365
45 872
48 379
252 686
Náměšť n. O.
11,4
66 998
71 683
76 369
81 043
85 728
90 413
472 234
Blansko
61,3
360 260
385 454
410 649
435 782
460 976
486 170
Boskovice
50,0
293 850
314 400
334 950
355 450
376 000
396 550
Letovice
23,0
135 171
144 624
154 077
163 507
172 960
182 413
952 752
Jedovnice
13,3
78 164
83 630
89 097
94 550
100 016
105 482
550 939
∑ Suma
194,5
1 143 077
1 223 016
1 302 956
1 382 701
1 462 640
1 542 580
70
2 539 291 2 071 200
4.5 Zřízení technologické linky na ČOV Brno - Modřice Problematiku nadměrného obsahu organického podílu v píscích z jednotlivých ČOV je možné řešit několika způsoby. • Instalací kvalitních lapáků písku • Instalací vhodných pracích zařízení • Změnou kanalizačního systému (nepravděpodobné) • Odvozem písku na jinou ČOV ke zpracování Instalace kvalitních pracích zařízení na jednotlivých ČOV, která by byla schopna důkladně odstranit organický podíl z čistírenských písků, se jeví jako investičně nerentabilní. Z těchto důvodů je vhodné uvažovat o instalaci centrálního pracího zařízení na kapacitně větší čistírně, která bude odolávat výkyvům látkového zatížení. Pro vybrané čistírny jihomoravského kraje byla zvolena ČOV Brno – Modřice s projektovanou kapacitou 513 300 EO.
Z 9 sledovaných čistíren odpadních vod byly pro navrhovaný provoz vybrány tyto: • Jedovnice • Letovice • Boskovice • Blansko • Náměšť • Ořechov Všechny ČOV vykazovaly podíl organické sušiny vyšší než 20 %. 71
4.5.1 Typ instalovaného zařízení
HUBER RoSF4 – třídič písku s propíráním
Cena technologie cca 1 000 000 Kč Náklady na stavbu a instalaci zařízení cca 1 000 000 Kč Výkon zařízení činí 1m3 písku za 1 hodiny při spotřebě 5 m3 prací technologické vody Celkový příkon zařízení je 3,1 kW.
Tento třídič písku s propíráním navazuje na typ RoSF3. Je doplněn o přívod prací užitkové vody ve spodní části nádoby a promícháváním, sloužící k dalšímu vypírání biologického a minerálního podílu znečištění z usazujícího se sedimentu. Tím se dosáhne dokonalejšího odstranění nečistot. Vypraný písek je možno skladovat na skládkách inertního materiálu a je tedy možné i jeho další využití. (www.hubercs.cz)
Obr. 14 HUBER RoSF4 (www.hubercs.cz)
72
Předpokládané umístění prací linky na ČOV Brno – Modřice, je znázorněno na obrázku šipkou.
73 Obr. 15 Situace ČOV Brno - Modřice (www.bvk.czb)
73
74 Obr. 16 Umístění prací linky na ČOV Brno – Modřice (www.bvk.czc)
74
4.5.2 Výpočet spotřeby energie HUBER RoSF4
Parametry: Zařízení je schopno zpracovat 1 m3 písku za 1 hodinu se spotřebou prací vody 5 m3. Příkon zařízení Pz = 1,6 kW Příkon na dopravu 5 m3 prací vody Pv = 1,5 kW Celkový příkon Pc = 3,1 kW Na prací vodu se nevztahují žádné poplatky (vodné, stočné), protože se nachází v areálu čistírny odpadních vod, čímž náklady na tuto vodu budou nulové.
Tab. 23 Průměrná produkce písku na jednotlivých ČOV
Průměrná roční produkce písku na vybraných ČOV Podíl v % (t/rok) Jedovnice Letovice Boskovice Blansko Náměšť Ořechov Suma
13,3 23 50 61,3 11,4 6,1 165,1
8,1 13,9 30,3 37,1 6,9 3,7 100,0
Suma roční produkce písku na vybraných čistírnách činí 165,1 t Průměrná hustota písků na všech ČOV ρ = 2 519,44 kg/m3 Objem písku:
75
Zařízení HUBER RoSF4 zpracuje 1m3 písku za 1 hodinu. 1 m3
1h
65,53 m3
65,53 h
Na zpracování 65,53 m3 je potřeba 327,65 m3 prací vody. Pracovní doba t = 65,53 h = 235 908 s Celkový příkon Pc = 3,1 kW Spotřeba energie E = 3100 *235 908 = 731 314 800 Ws = 203 143 Wh = 203,143 kWh. Cena za elektrickou energii činí 4,35 Kč/kWh Náklady na elektrickou energii při zpracování roční produkce písku z vybraných ČOV jsou celkem 884 Kč.
Výpočet odpisů Pro výpočet byla zvolena metoda rovnoměrného odepisování. Roční odpisová sazba při rovnoměrném odepisování:
kde
Or - roční odpis v Kč Cp - pořizovací cena prostředku v Kč a - roční odpisová sazba v %
76
Tab. 24 Odpisové sazby
Roční odpisová sazba v % Odpisová skupina v 1. roce v dalších letech 1 14,2 28,6 2 8,5 18,3 3 4,3 8,7 4 2,15 5,15 5 1,4 3,4 6 1,02 2,02
V našem případě je strojní zařízení HUBER RoSF4 zařazeno do 2. odpisové skupiny a stavba, ve které bude zařízení umístěno, do odpisové skupiny 5. Odpisy strojního zařízení: V prvním roce 85 000 Kč, v dalších 183 000 Kč, celková doba odepisování činí 6 let. Odpisy stavby: V prvním roce 14 000 Kč, v dalších 34 000 Kč, celková doba odepisování je 30 let.
4.5.3 Náklady na dopravu
Pro orientační výpočet nákladů na přepravu byl vybrán brněnský dopravce, který nabízí kontejnerovou přepravu materiálu vozy MAN a AVIA za těchto podmínek (www.adkarpisek.cz): Automobil AVIA • Doprava činí 19 Kč / 1km • Nakládka a vykládka (každá započatá ¼ h) 50Kč 77
• Hodinová sazba 450 Kč • Nosnost max. 5 Mg
Automobil MAN • Doprava činí 20 Kč / 1km • Nakládka a vykládka (každá započatá ¼ h) 50Kč • Hodinová sazba 450 Kč • Nosnost max. 7 Mg
Ořechov Roční produkce písku 6,1 Mg Vzdálenost ČOV Modřice
Ořechov činí 11,5 km (+5 km rezerva)
Jeden odvoz automobilem MAN s nosností 7 Mg 1 * (11,5 + 11,5 + 5) = 28 km, 28 * 20 = 560 Kč Hodinová sazba 2 * 450 Kč Nakládka a vykládka 3 * 50 Kč Celkové náklady na odvoz roční produkce písku činí 1610 Kč.
Letovice Roční produkce písku 23 Mg Vzdálenost ČOV Modřice
Letovice činí 55,5 km (+5 km rezerva)
3 x odvoz automobilem MAN s nosností 7 Mg 78
3 * (55,5 + 55,5 + 5) = 348 km, 348 * 20 = 6960 Kč 1 x odvoz automobilem AVIA s nosností 5 Mg 1 * (55,5 + 55,5 + 5) = 116 km, 116 * 19 = 2204 Kč Hodinová sazba 3 * 450 Kč na jeden odvoz, 4 odvozy 5400 Kč Nakládka a vykládka 3 * 50 Kč na jeden odvoz, 4 odvozy 600 Kč Celkové náklady na odvoz roční produkce písku činí 15 164 Kč, náklady na jeden odvoz písku jsou 3791 Kč.
Boskovice Roční produkce písku 50 Mg Vzdálenost ČOV Modřice
Boskovice činí 53,5 km (+5 km rezerva)
6 x odvoz automobilem MAN s nosností 7 Mg 6 * (53,5 + 53,5 + 5) = 672 km, 672 * 20 = 13 440 Kč 2 x odvoz automobilem AVIA s nosností 5 Mg 2 * (53,5 + 53,5 + 5) = 224 km, 224 * 19 = 4256 Kč Hodinová sazba 3 * 450 Kč na jeden odvoz, 8 odvozů 10 800 Kč Nakládka a vykládka 3 * 50 Kč na jeden odvoz, 8 odvozů 1 200 Kč Celkové náklady na odvoz roční produkce písku činí 29 696 Kč, náklady na jeden odvoz písku jsou pak 3 712 Kč.
Blansko Roční produkce písku 61,3 Mg Vzdálenost ČOV Modřice
Blansko činí 45 km (+5 km rezerva) 79
9 x odvoz automobilem MAN s nosností 7 Mg 9 * (45 + 45 + 5) = 855 km, 855 * 20 = 17 100 Kč Hodinová sazba 3 * 450 Kč na jeden odvoz, 9 odvozů 12 150 Kč Nakládka a vykládka 3 * 50 Kč na jeden odvoz, 9 odvozů 1 350 Kč Celkové náklady na odvoz roční produkce písku činí 30 636 Kč, náklady na jeden odvoz písku jsou 3 404 Kč.
Náměšť nad Oslavou Roční produkce písku 11,4 Mg Vzdálenost ČOV Modřice
Náměšť nad Oslavou činí 41,3 km (+5 km
rezerva) 2 x odvoz automobilem MAN s nosností 7 Mg 2 * (41,3 + 41,3 + 5) = 175,2 km, 175,2 * 20 = 3 504 Kč Hodinová sazba 3 * 450 Kč na jeden odvoz, 2 odvozy 2 700 Kč Nakládka a vykládka 3 * 50 Kč na jeden odvoz, 2 odvozy 300 Kč Celkové náklady na odvoz roční produkce písku činí 6 504 Kč, náklady na jeden odvoz písku jsou 3 252 Kč.
Jedovnice Roční produkce písku 13,3 Mg Vzdálenost ČOV Modřice
Jedovnice činí 40 km (+5 km rezerva)
2 x odvoz automobilem MAN s nosností 7 Mg 2 * (40 + 40 + 5) = 170 km, 170 * 20 = 3 400 Kč 80
Hodinová sazba 3 * 450 Kč na jeden odvoz, 2 odvozy 2 700 Kč Nakládka a vykládka 3 * 50 Kč na jeden odvoz, 2 odvozy 300 Kč Celkové náklady na odvoz roční produkce písku činí 6 400 Kč, náklady na jeden odvoz písku jsou 3 200 Kč.
4.5.4 Náklady na obsluhu zařízení
Roční chod zařízení je odhadován na přibližně 66 pracovních hodin. Po tuto pracovní dobu je nutné dávkovat zpracovávaný písek a dohlížet na správnou funkci zařízení. • Hodinová mzda pracovníka 90 Kč • Odhadované roční servisní náklady 5 000Kč Mzda pracovníka činí 5 940 Kč, celkem náklady na obsluhu přibližně 11 000 Kč.
4.5.5 Zisk z prodeje vyčištěného písku
V kalkulaci nákladů byl také zohledněn zisk z prodeje zpracovaného písku pro různé stavební a technické účely. • Roční produkce písku činí 165Mg písku • Prodejní cena 100 Kč/Mg Předpokládaný zisk z prodeje písku je 16 500 Kč.
81
4.6 Kalkulace celkových nákladů
Aby bylo možné porovnat rentabilitu jednotlivých způsobů nakládání s čistírenskými písky, bylo nutné zohlednit tyto faktory:
• Náklady na dopravu při skládkování písku. Tyto údaje však nebyly provozovateli jednotlivých ČOV poskytnuty, a proto byly tyto náklady orientačně vypočteny ze známé produkce písku a rozmístění skládek v ČR. Autodopravce byl pro zjednodušení zvolen stejný, jako při výpočtu technologického zařízení HUBER RoSF4 za předpokladu, že sídlí v místě produkce odpadu.
• Náklady na provoz zařízení HUBER byly procentuelně rozpočítány podle roční produkce písku na jednotlivých ČOV.
• Náklady na dopravu při skládkování OO a NO jsou považovány za shodné.
82
4.6.1 ČOV Ořechov
Tab. 25 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Ořechov
Náklady na odstranění písku ČOV Ořechov Rok
Skládkování OO
Skládkování NO
Technologie HUBER
2010
4 459 Kč
37 192 Kč
5 102 Kč
2011
4 734 Kč
39 699 Kč
9 468 Kč
2012
5 002 Kč
42 206 Kč
9 468 Kč
2013
5 270 Kč
44 707 Kč
9 468 Kč
2014
5 539 Kč
47 214 Kč
9 468 Kč
2015
5 807 Kč
49 721 Kč
9 468 Kč
2016
6 075 Kč
52 224 Kč
2 697 Kč
2017
6 344 Kč
54 729 Kč
2 697 Kč
2018
6 612 Kč
57 230 Kč
2 697 Kč
2019
6 881 Kč
59 743 Kč
2 697 Kč
Graf 19 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Ořechov
83
Tab. 26 Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Ořechov
Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Ořechov Rok
skládkování OO
skládkování NO
Technologie HUBER
2010
731 Kč
6 097 Kč
836 Kč
2011
776 Kč
6 508 Kč
1 552 Kč
2012
820 Kč
6 919 Kč
1 552 Kč
2013
864 Kč
7 329 Kč
1 552 Kč
2014
908 Kč
7 740 Kč
1 552 Kč
2015
952 Kč
8 151 Kč
1 552 Kč
2016
996 Kč
8 561 Kč
442 Kč
2017
1 040 Kč
8 972 Kč
442 Kč
2018
1 084 Kč
9 382 Kč
442 Kč
2019
1 128 Kč
9 794 Kč
442 Kč
Graf 20 Nákladů no odstranění 1Mg písku ČOV Ořechov
84
4.6.2 ČOV Náměšť nad Oslavou Tab. 27 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Náměšť nad Oslavou
Náklady na odstranění písku ČOV Náměšť nad Oslavou Rok
skládkování OO
skládkování NO
Technologie HUBER
2010
10 785 Kč
71 948 Kč
13 016 Kč
2011
11 298 Kč
76 643 Kč
21 159 Kč
2012
11 800 Kč
81 329 Kč
21 159 Kč
2013
12 302 Kč
86 003 Kč
21 159 Kč
2014
12 803 Kč
90 688 Kč
21 159 Kč
2015
13 305 Kč
95 373 Kč
21 159 Kč
2016
13 806 Kč
100 047 Kč
8 531 Kč
2017
14 308 Kč
104 733 Kč
8 531 Kč
2018
14 810 Kč
109 418 Kč
8 531 Kč
2019
15 311 Kč
114 092 Kč
8 531 Kč
Graf 21 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Náměšť nad Oslavou
85
Tab. 28 Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Náměšť nad Oslavou
Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Náměšť nad Oslavou Rok
skládkování OO
skládkování NO
Technologie HUBER
2010
946 Kč
6 311 Kč
1 142 Kč
2011
991 Kč
6 723 Kč
1 856 Kč
2012
1 035 Kč
7 134 Kč
1 856 Kč
2013
1 079 Kč
7 544 Kč
1 856 Kč
2014
1 123 Kč
7 955 Kč
1 856 Kč
2015
1 167 Kč
8 366 Kč
1 856 Kč
2016
1 211 Kč
8 776 Kč
748 Kč
2017
1 255 Kč
9 187 Kč
748 Kč
2018
1 299 Kč
9 598 Kč
748 Kč
2019
1 343 Kč
10 008 Kč
748 Kč
Graf 22 Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Náměšť nad Oslavou
86
4.6.3 ČOV Blansko Tab. 29 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Blansko
Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Blansko Rok
skládkování OO
skládkování NO
Technologie HUBER
2010
58 684 Kč
387 620 Kč
65 652 Kč
2011
61 443 Kč
412 814 Kč
109 430 Kč
2012
64 140 Kč
438 009 Kč
109 430 Kč
2013
66 837 Kč
463 142 Kč
109 430 Kč
2014
69 534 Kč
488 336 Kč
109 430 Kč
2015
72 232 Kč
513 530 Kč
109 430 Kč
2016
74 929 Kč
538 663 Kč
41 537 Kč
2017
77 626 Kč
563 858 Kč
41 537 Kč
2018
80 323 Kč
589 052 Kč
41 537 Kč
2019
83 020 Kč
614 185 Kč
41 537 Kč
Graf 23 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Blansko
87
Tab. 30 Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Blansko
Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Blansko Rok
skládkování OO
skládkování NO
Technologie HUBER
2010
957 Kč
6 323 Kč
1 071 Kč
2011
1 002 Kč
6 734 Kč
1 785 Kč
2012
1 046 Kč
7 145 Kč
1 785 Kč
2013
1 090 Kč
7 555 Kč
1 785 Kč
2014
1 134 Kč
7 966 Kč
1 785 Kč
2015
1 178 Kč
8 377 Kč
1 785 Kč
2016
1 222 Kč
8 787 Kč
678 Kč
2017
1 266 Kč
9 198 Kč
678 Kč
2018
1 310 Kč
9 609 Kč
678 Kč
2019
1 354 Kč
10 019 Kč
678 Kč
Graf 24 Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Blansko
88
4.6.4 ČOV Boskovice Tab. 31 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Boskovice
Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Boskovice Rok
skládkování OO
skládkování NO
Technologie HUBER
2010
45 924 Kč
314 224 Kč
58 294 Kč
2011
48 174 Kč
334 774 Kč
94 048 Kč
2012
50 374 Kč
355 324 Kč
94 048 Kč
2013
52 574 Kč
375 824 Kč
94 048 Kč
2014
54 774 Kč
396 374 Kč
94 048 Kč
2015
56 974 Kč
416 924 Kč
94 048 Kč
2016
59 174 Kč
437 424 Kč
38 599 Kč
2017
61 374 Kč
457 974 Kč
38 599 Kč
2018
63 574 Kč
478 524 Kč
38 599 Kč
2019
65 774 Kč
499 024 Kč
38 599 Kč
Graf 25 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Boskovice
89
Tab. 32 Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Boskovice
Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Boskovice Rok
skládkování OO
skládkování NO
Technologie HUBER
2010
918 Kč
6 284 Kč
1 166 Kč
2011
963 Kč
6 695 Kč
1 881 Kč
2012
1 007 Kč
7 106 Kč
1 881 Kč
2013
1 051 Kč
7 516 Kč
1 881 Kč
2014
1 095 Kč
7 927 Kč
1 881 Kč
2015
1 139 Kč
8 338 Kč
1 881 Kč
2016
1 183 Kč
8 748 Kč
772 Kč
2017
1 227 Kč
9 159 Kč
772 Kč
2018
1 271 Kč
9 570 Kč
772 Kč
2019
1 315 Kč
9 980 Kč
772 Kč
Graf 26 Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Boskovice
90
4.6.5 ČOV Letovice Tab. 33 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Letovice
Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Letovice Rok
skládkování OO
skládkování NO
Technologie HUBER
2010
20 044 Kč
143 462 Kč
28 284 Kč
2011
21 079 Kč
152 915 Kč
44 685 Kč
2012
22 091 Kč
162 368 Kč
44 685 Kč
2013
23 103 Kč
171 798 Kč
44 685 Kč
2014
24 115 Kč
181 251 Kč
44 685 Kč
2015
25 127 Kč
190 704 Kč
44 685 Kč
2016
26 139 Kč
200 134 Kč
19 248 Kč
2017
27 151 Kč
209 587 Kč
19 248 Kč
2018
28 163 Kč
219 040 Kč
19 248 Kč
2019
29 175 Kč
228 470 Kč
19 248 Kč
Graf 27 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Letovice
91
Tab. 34 Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Letovice
Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Letovice Rok
skládkování OO
skládkování NO
Technologie HUBER
2010
871 Kč
6 237 Kč
1 230 Kč
2011
916 Kč
6 648 Kč
1 943 Kč
2012
960 Kč
7 059 Kč
1 943 Kč
2013
1 004 Kč
7 469 Kč
1 943 Kč
2014
1 048 Kč
7 880 Kč
1 943 Kč
2015
1 092 Kč
8 291 Kč
1 943 Kč
2016
1 136 Kč
8 701 Kč
837 Kč
2017
1 180 Kč
9 112 Kč
837 Kč
2018
1 224 Kč
9 523 Kč
837 Kč
2019
1 268 Kč
9 933 Kč
837 Kč
Graf 28 Zobrazení jednotlivých nákladů na odstranění 1Mg písku ČOV Letovice
92
4.6.6 ČOV Jedovnice Tab. 35 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Jedovnice
Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Jedovnice Rok
skládkování OO
skládkování NO
Technologie HUBER
2010
11 216 Kč
82 584 Kč
14 045 Kč
2011
11 815 Kč
88 050 Kč
23 603 Kč
2012
12 400 Kč
93 517 Kč
23 603 Kč
2013
12 985 Kč
98 970 Kč
23 603 Kč
2014
13 570 Kč
104 436 Kč
23 603 Kč
2015
14 156 Kč
109 902 Kč
23 603 Kč
2016
14 741 Kč
115 355 Kč
8 780 Kč
2017
15 326 Kč
120 822 Kč
8 780 Kč
2018
15 911 Kč
126 288 Kč
8 780 Kč
2019
16 496 Kč
131 741 Kč
8 780 Kč
Graf 29 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Jedovnice
93
Tab. 36 Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Jedovnice
Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Jedovnice Rok
skládkování OO
skládkování NO
Technologie HUBER
2010
843 Kč
6 209 Kč
1 056 Kč
2011
888 Kč
6 620 Kč
1 775 Kč
2012
932 Kč
7 031 Kč
1 775 Kč
2013
976 Kč
7 441 Kč
1 775 Kč
2014
1 020 Kč
7 852 Kč
1 775 Kč
2015
1 064 Kč
8 263 Kč
1 775 Kč
2016
1 108 Kč
8 673 Kč
660 Kč
2017
1 152 Kč
9 084 Kč
660 Kč
2018
1 196 Kč
9 495 Kč
660 Kč
2019
1 240 Kč
9 905 Kč
660 Kč
Graf 30 Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Jedovnice
94
4.7 Využití čistírenského písku Navrhovaná technologická linka na ČOV Modřice s instalovaným zařízením HUBER RoSF4 je schopna snížit organický podíl u čistírenských písků pod 5%. Tento údaj také dokládají hodnoty organického podílu u zkoumaných vzorků písku z ČOV Tetčice a Zbraslav, kde jsou podobná zařízení již instalovaná. Dalším přínosem je eliminace případné kontaminace písků patogenními mikroorganismy, které se v čistírenských píscích mohou vyskytovat. Pro takto upravený čistírenský písek je již možné najít uplatnění v praxi.
4.7.1 Použití písku ve stavebnictví
Využití písku jako kameniva ve stavebnictví je upraveno normami ČSN EN 13139 Kamenivo pro malty a ČSN EN 12620+A1 Kamenivo do betonu. Tyto normy stanovují požadavky a kritéria na použití různých frakcí včetně drobného kameniva, jehož zrna jsou menší nebo rovné 4 mm. Obě normy stanovují požadavky na geometrické, fyzikální a chemické vlastnosti. Jejich výčet je u kameniva do betonu rozšířen o několik dalších položek, které nejsou dále uvedeny (viz ČSN EN 12620+1A). Geometrické vlastnosti: • frakce kameniva • zrnitost • tvar zrn • obsah jemných částic Fyzikální vlastnosti: • objemová hmotnost zrn • nasákavost vodou • odolností proti zmrazování a rozmrazování 95
Chemické vlastnosti: • chloridy • složky obsahující sírany • složky, které ovlivňují průběh tuhnutí a tvrdnutí malty • trvanlivost
Průběh tvrdnutí a tuhnutí malty (betonu) ovlivňují složky kameniva, které obsahují humusovité látky, cukr nebo jílovité materiály. Je nutné posoudit jejich vliv na začátek tuhnutí a pevnosti v tlaku podle 15.3 EN 1744-1:1998.
Množství těchto látek může být takové, aby: • prodloužení začátku tuhnutí malty nebylo delší než o 120 minut • Snížení pevnosti v tlaku po 28 dnech zkušebních těles nebylo více než o 20 % Přítomnost organických látek se stanovuje podle 15.1 EN 1744-1:1998 (zkoušky hydroxidem sodným). Pokud výsledky ukazují přítomnost kyseliny humusové, musí se stanovit přítomnost fulvo kyselin podle 15.2 EN 1744-1:1998.
Výčet těchto podmínek a požadavků dokazuje, proč není možné počítat s využitím čistírenských písků přímo ve stavebnictví jako přísad do malty nebo betonu. Nejsme schopni zaručit a deklarovat výše zmíněná kritéria, protože každá čistírna je v podstatě specifickou technologickou linkou, která také produkuje specifický odpad (čistírenský písek), závislý na způsobu odkanalizování, horninovém podloží, urbanizaci a mnoha dalších faktorech.
96
4.7.2 Použití písku pro jiné účely
Tyto písky je však možné využít pro jiné (podřadnější) účely, ve kterých nehrají geometrické, fyzikální a chemické vlastnosti tak významnou roli.
Jedná se například o: • Obsyp kanalizace, přípojek, vodovodů a stok • Obsyp plynových potrubí a rozvodů, podzemního elektrického vedení • Spárování dlažby, její podsyp • Zimní údržba komunikací nižších tříd, místních komunikací • Vylehčování těžkých půd, mísením zeminy s pískem • Příprava trávního substrátu (písek, zemina a kompost)
Výčet těchto možných způsobů využití čistírenských písků má také další pozitivní přínos a to úsporu kvalitního těženého nebo drceného kameniva (písku), které je zbytečně používáno pro tyto podřadnější účely.
97
5
DISKUSE Nejčastějším způsobem odstraňování čistírenského písku je skládkování.
Ukládání písku na skládky upravuje vyhláška 294/2005 Sb., o podmínkách ukládání odpadů na skládky a jejich využívání na povrchu terénu, ve znění pozdějších předpisů. Jako problematický se v tomto případě může jevit vysoký obsah organického podílu, který například na ČOV Letovice dosahoval téměř 70%. V tomto případě se jedná spíše o směs organického materiálu s příměsí písku. Skládkování takového odpadu je v rozporu s Plánem odpadového hospodářství Jihomoravského kraje, který se zde zavazuje ke snížení podílu skládkovaných, biologicky rozložitelných odpadů. Takto vysoký obsah organického podílu může také ovlivnit produkci skládkového plynu. Vyhláška 381/2001Sb., která stanoví Katalog odpadů, ve znění pozdějších předpisů, zařazuje písek z lapáku písku mezi ostatní odpad s katalogovým číslem 19 08 02. Tato vyhláška však již nezohledňuje fakt, že tento odpad může být infekční, tedy může vykazovat minimálně jednu nebezpečnou vlastnost uvedenou v příloze č. 2, zákona 185/2001 Sb., o odpadech, ve znění pozdějších předpisů. Dále je možné diskutovat o tom, jestli je čistírenský písek s obsahem organického podílu téměř 70% (ČOV Letovice) již biodegradabilním odpadem. Bohužel zatím neexistuje žádná jednotná metodika pro stanovení hranice, od které se již odpad za biodegradabilní považuje. Tyto právní nejasnosti nám dokazují, že problematika nakládání s písky z čistíren odpadních vod není nijak jednoduchá a že současné postupy jsou sice legislativně akceptovatelné, ale zároveň se zde objevuje hned několik nevyjasněných otázek. Dalším výstupem z této práce je závěr, že kromě 2 ČOV (Tetčice a Zbraslav) nefunguje na ostatních čistírnách lapák písku správně, pokud funguje vůbec. Toto tvrzení dokládá graf č. 3. Zjištěné hodnoty jsou odrazem technologického vybavení jednotlivých čistíren. ČOV Tetčice a Zbraslav mají za česlemi instalovanou technologickou linku HUBER, která v obou případech vykazuje požadované prací schopnosti. Ostatní ČOV 98
jsou vybaveny různě vestavěnými lapáky písku, které v mnohých případech neodpovídají požadovaným vlastnostem písku. Dalším možným důvodem selhání těchto lapáků písku je jejich komplexní projektování podle již existujících projektů nebo návrhů, dále nedodržení průtočné rychlosti, nevhodné dimenzování jejich objemu a v neposlední řadě technologická nekázeň. Podrobný rozbor čistírenských písků nám ukázal, jak proměnlivé jsou některé jejich parametry, například měrná hmotnost. Odborná literatura se v těchto hodnotách značně různí a uvádí odlišné hodnoty. Například Vítěz (2008) uvádí měrnou hmotnost čistírenských písků přibližně 1400 kg/m3, naopak Pošta (2005) uvádí průměrnou měrnou hmotnost písku 2700 kg/m3. Tyto nejednotné informace ohledně měrné hmotnosti písku mohou také vysvětlovat nefunkčnost lapáků písku z důvodu jejich chybného projektování. Měrná hmotnost jednotlivých vzorků čistírenských písků jasně dokazuje variabilitu tohoto parametru. Nejmenší měrná hmotnost 2295 kg/m3
byla zjištěna
u vzorku z ČOV Letovice. Naopak nejvyšší hodnota měrné hmotnosti 3152 kg/m3 byla stanovena u vzorku z ČOV Tetčice. Průměrná měrná hmotnost čistírenských písků na 8 čistírnách (kromě ČOV Tetčice) je přibližně 2440 kg/m3 a naměřené hodnoty nevykazují žádné významné rozdíly. U vzorku z ČOV Tetčice byla stanovena měrná hmotnost 3152 kg/m3. Tento významný rozdíl v měrné hmotnosti však není z dostupných informací a podkladů možné racionálně vysvětlit. Roli zde může hrát hned několik aspektů, jako například horninové podloží, soukromá kamenická dílna, průmyslová výroba, defekt kanalizace nebo nedodržování kanalizačního řádu. Dále bylo v této diplomové práci provedeno ekonomické vyhodnocení nakládání s čistírenskými písky s výhledem do budoucnosti. Zaměřil jsem se na neustále se zvyšující poplatky za ukládání ostatního odpadu na skládce, zohlednil jsem také situaci, když bychom čistírenský písek považovali kvůli infekčnosti za nebezpečný odpad a dále byla vyhodnocena ekonomická situace zamýšlené technologické linky na ČOV Modřice.
99
Z těchto ekonomických vyhodnocení vyplývá následující: Pokud by byl čistírenský písek považován za nebezpečný odpad, náklady na jeho deponování by vzrostly řádově desetkrát a problematiku nefunkčních lapáků písku by bylo nutné okamžitě vyřešit. Řešením by mohla být centrální prací linka HUBER, jejíž návrh a podrobné ekonomické zhodnocení je součástí této diplomové práce. Náklady praní písku technologií HUBER jsou několikrát nižší, než náklady na deponování nebezpečného odpadu již od prvního roku provozu. S velkou pravděpodobností však čistírenský písek nebude považován za nebezpečný odpad, a proto mají uvedené hodnoty spíše informační charakter pro ucelený přehled řešené problematiky. Cennými informacemi je však ekonomické porovnání současného způsobu odstraňování čistírenského písku s navrhovanou technologickou linkou HUBER RoSF4 na ČOV Brno – Modřice. Do nákladů na technologickou linku byly zahrnuty odpisy technologie HUBER (6 let) a odpisy stavby (30 let), dále mzdové náklady na pracovníka včetně servisu a dopravy materiálu. V prvních šesti letech jsou náklady na praní čistírenského písku technologií HUBER vyšší, než náklady na jeho deponování, jak dokazují grafy v předchozí části této práce. Od sedmého roku provozu této prací linky jsou však náklady téměř poloviční, ve srovnání s náklady na deponování. Návratnost investice do technologické linky HUBER je tedy přibližně 15 let, kdy vyšší náklady v prvních šesti letech (do roku 2015) jsou kompenzovány následně ušetřenými náklady za deponování čistírenského písku do roku 2025.
100
6
ZÁVĚR
Smyslem této práce není hledání a vytváření problémů, kritizování legislativních požadavků nebo komplikování situace provozovatelům čistíren odpadních vod. Právě naopak má tato práce přinést chybějící informace o mechanických vlastnostech čistírenských písků, poukázat na celkovou složitost problému a navrhnout nějaké relevantní řešení. Čistírenskému písku není obecně věnovaná velká pozornost a je považován za součást odpadu, který při čištění odpadních vod vzniká. Jeho nedostatečná separace však může vést ke zvýšení provozních nákladů, snížení účinnosti čištění odpadních vod nebo přímo k poškození technologických zařízení čistírny odpadních vod. Je proto velmi důležité znát skutečné vlastnosti čistírenského písku, abychom byli následně schopni učinit patřičná opatření. Vyhodnocení jednotlivých vzorků čistírenských písků nám ukazuje, jak variabilní jsou jeho mechanické vlastnosti na jednotlivých ČOV. Při rozboru bylo zjištěno, že například měrná hmotnost čistírenského písku, uváděná v odborné literatuře, se od skutečné měrné hmotnosti značně liší. Tento fakt může vysvětlovat skutečnost, proč většina lapáků písku na vybraných ČOV nefunguje správně a společně s pískem se zde usazuje také velké množství organických látek. Negativním aspektem může také být značná variabilita průtoku odpadních vod na čistírně odpadních vod. Další problém, který může negativně ovlivnit činnost čistírny odpadních vod, zejména pak biologického stupně, je předčasné odstranění organických látek společně s pískem.
Jedním z možných řešení této problematiky je vybudování centrálních pracích linek čistírenských písků. Zvolená technologie je schopna snížit organický podíl v písku pod 3%, jak dokazují hodnoty naměřené u ČOV Tetčice a Zbraslav, které podobnou technologii již používají. Návratnost této investice byla odhadnuta zhruba na 15 let, kdy se vyšší náklady v prvních letech investice vyrovnají rostoucím nákladům za skládkování čistírenského písku. 101
Dále je možné také uvažovat o participaci většího počtu ČOV, protože výkonnost navrhované technologické linky není při počtu 6 ČOV zcela využita. Při shodné produkci písku na vybraných ČOV činí provozní doba zařízení pouze 65h za rok. Závěrem je vhodné poznamenat, že ke všem problémů je nutné přistupovat racionálně a s nadhledem. Je jasné, že problematika čistírenských písků je naprosto nevýznamná ve srovnání například se starými ekologickými zátěžemi nebo dostavbou JE Temelín. Tyto problémy mají určitě v řešení přednost a jejich vliv na složky životního prostředí je mnohem významnější.
102
7
SEZNAM LITERATURY • HERLE, J. et al. Vodohospodářské tabulky. Praha: SNTL, 1962. • HLAVÍNEK, P. et al. Stokování a čištění odpadních vod. Brno: VUT, 2006. • JUST, T., FUCHS, P., PÍSAŘOVÁ, M. Odpadní vody v malých obcích. Praha: VÚV T.G.M., 1999. ISBN 80-85900-31-9. • KADLEC, J. Čištění odpadních vod v obci do 2000 EO. Brno, 2008. 57s. Bakalářská práce. MZLU. • LIBRA, J. Stavby pro odpadové hospodářství. Brno: MZLU, 2005. ISBN 807157-861-4. • POŠTA, J. et al. Čistírny odpadních vod. Praha: ČZU, 2005. ISBN 80-2131366-8. • PYTL, V. et al. Příručka provozovatele čistírny odpadních vod. Líbezníce u Prahy: Medim, 2004. ISBN 80-239-2528-8. • PYTLÍK, P., Technologie betonu. Brno: VUTIUM, 2000. ISBN 80-214-1647-5. • SOJKA, J. Malé čistírny odpadních vod. 2. aktualizované vydání. Brno: ERA, 2004. ISBN 80-86517-80-2. • VÍTĚZ, T., GRODA, B. Čištění a čistírny odpadních vod. Brno: MZLU, 2008. ISBN 978-80-7375-180-7.
• ČSN ISO 10381-6. Kvalita půdy – Odběr vzorků. Praha: Český normalizační institut, 1998. • ČSN ISO 7033. Drobné a hrubé kamenivo do betonu. Stanovení objemové hmotnosti a nasákavosti - mimo prášků pro slinuté karbidy - Metoda pyknometrická. Praha: Český normalizační institut, 1993. • ČSN EN 933-1. Zkoušení geometrických vlastností kameniva – část 1: Stanovení zrnitosti. Praha: Český normalizační institut, 1998. • ČSN EN 14346. Charakterizace odpadů - Výpočet sušiny stanovením podílu sušiny nebo obsahu vody. Praha: Český normalizační institut, 2007.
103
• ČSN EN 75 7350. Jakost vod – Stanovení ztráty žíháním nerozpuštěných látek. Praha: Český normalizační institut, 2008. • ČSN EN 13139 Kamenivo pro malty. Praha: Český normalizační institut, 2004. • ČSN EN 12620+A1 Kamenivo do betonu. Praha: Český normalizační institut, 2008.
Internetové odkazy:
• www.adkarpisek.cz - http://www.adkarpisek.cz/cenik.pdf, [cit. 19. 3. 2010]. • www.bvk.cza - http://www.bvk.cz/cenik/vodne-a-stocne/, [cit. 23. 3. 2010]. • www.bvk.czb - http://www.bvk.cz/o-spolecnosti/odvadeni-a-cisteni-odpadnichvod/cov-brno-modrice/, [cit. 2. 4. 2010]. • www.bvk.czc - http://www.bvk.cz/o-spolecnosti/odvadeni-a-cisteni-odpadnichvod/cov-brno-modrice/, [cit. 2. 4. 2010]. • www.mzp.cz - http://www.mzp.cz/__C1256E7000424AC6.nsf/Categories? OpenView, [cit. 5. 2. 2010]. • www.kr-jihomoravsky.cz http://www.kr-jihomoravsky.cz/Default.aspx? PubID=4945&TypeID=2, [cit. 5. 2. 2010]. • www.wikipedia.org - http://cs.wikipedia.org/wiki/Pyknometr, [cit. 5. 3. 2010]. • www.odpadovyhospodar.cz priloha_6.pdf, [cit. 15. 3. 2010].
http://www.odpadovyhospodar.cz/keStazeni/
• www.hubercz.cz - http://www.hubercs.cz/docs/1.pisek.cz.pdf, [cit. 2. 4. 2010].
104
8
SEZNAM OBRÁZKŮ
Obr. 1 Příklad jednotné kanalizace (Just, 1999) ......................................................................... 23 Obr. 2 Příklad oddílné kanalizace (Just, 1999) ........................................................................... 24 Obr. 3 Obecné schéma ČOV ........................................................................................................ 26 Obr. 4 Horizontální lapák písku vybavený stíráním dna a hladiny (Pytl, 2004) ......................... 36 Obr. 5 Vertikální lapák písku (Libra, 2005) ................................................................................ 38 Obr. 6 Vybrané čistírny odpadních vod ....................................................................................... 39 Obr. 7 Příprava vzorků pro mikrobiologický rozbor ................................................................... 43 Obr. 8 Šipka označuje vzorek s nadměrným obsahem organického podílu ................................. 46 Obr. 9 Vysušený vzorek z ČOV Letovice ...................................................................................... 49 Obr. 10 Pyknometr (www.wikipedia.org) .................................................................................... 50 Obr. 11 Jednotlivé frakce písku ................................................................................................... 53 Obr. 12 Frakce písku 1 a 2 mm ................................................................................................... 54 Obr. 13 Detail sítové frakce 2 mm ............................................................................................... 54 Obr. 14 HUBER RoSF4 (www.hubercs.cz) ................................................................................. 72 Obr. 15 Situace ČOV Brno - Modřice (www.bvk.czb) .................................................................. 73 Obr. 16 Umístění prací linky na ČOV Brno – Modřice (www.bvk.czc) ....................................... 74
105
9
SEZNAM TABULEK
Tab. 1 Spotřeba pitné vody a její cena v Brně (www.bvk.cza) ....................................................... 9 Tab. 2 Základní poplatek za ukládání odpadu ............................................................................. 17 Tab. 3 Poplatek za ukládání odpadu v jednotlivých letech .......................................................... 18 Tab. 4 Předpokládaný vývoj ceny poplatku do roku 2015 ........................................................... 19 Tab. 5 Průběh nitrifikace ............................................................................................................. 32 Tab. 6 Základní informace o jednotlivých čistírnách odpadních vod .......................................... 40 Tab. 7 Průměrné hodnoty sušiny písku z jednotlivých čistíren odpadních vod ........................... 47 Tab. 8 Průměrné hodnoty organické sušiny písku z jednotlivých čistíren odpadních vod .......... 48 Tab. 9 Měrná hmotnost písku z vybraných čistíren odpadních vod stanovená pyknometrickou metodou ....................................................................................................................................... 51 Tab. 10 Vlastnosti vybraných druhů hornin (Pytlík, 2000) ......................................................... 52 Tab. 11 Sítový rozbor písku z ČOV Ořechov ............................................................................... 55 Tab. 12 Sítový rozbor písku z ČOV Tetčice ................................................................................. 57 Tab. 13 Sítový rozbor písku z ČOV Zbraslav .............................................................................. 59 Tab. 14 Sítový rozbor písku z ČOV Střelice ................................................................................ 61 Tab. 15 Sítový rozbor písku z ČOV Boskovice ............................................................................ 63 Tab. 16 Sítový rozbor písku z ČOV Blansko ................................................................................ 65 Tab. 17 Roční produkce písku z jednotlivých čistíren ................................................................. 67 Tab. 18 Předpokládaný vývoj ceny za deponování písku na skládku ostatního odpadu do roku 2015 ............................................................................................................................................. 68 Tab. 19 Roční náklady za deponování písku na skládku v jednotlivých letech ............................ 68 Tab. 20 Poplatek za uložení NO na skládce (www.odpadovyhospodar.cz) ................................. 69 Tab. 21 Předpokládaný vývoj poplatku za deponování NO do roku 2015 .................................. 70 Tab. 22 Roční náklady jednotlivých ČOV na deponování písku na skládce NO ......................... 70 Tab. 23 Průměrná produkce písku na jednotlivých ČOV ............................................................ 75 Tab. 24 Odpisové sazby ............................................................................................................... 77 106
Tab. 25 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Ořechov ......................................... 83 Tab. 26 Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Ořechov .......................................................... 84 Tab. 27 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Náměšť nad Oslavou ..................... 85 Tab. 28 Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Náměšť nad Oslavou ...................................... 86 Tab. 29 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Blansko .......................................... 87 Tab. 30 Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Blansko ........................................................... 88 Tab. 31 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Boskovice ....................................... 89 Tab. 32 Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Boskovice ........................................................ 90 Tab. 33 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Letovice.......................................... 91 Tab. 34 Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Letovice .......................................................... 92 Tab. 35 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Jedovnice ....................................... 93 Tab. 36 Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Jedovnice ........................................................ 94
107
10 SEZNAM GRAFŮ Graf 1 Vývoj ceny poplatku za uložený odpad ............................................................................. 18 Graf 2 Průměrné hodnoty sušiny písku z jednotlivých čistíren odpadních vod ........................... 47 Graf 3 Průměrné hodnoty organické sušiny písku z jednotlivých čistíren odpadních vod .......... 48 Graf 4 Vysoký obsah organického podílu u 3 vzorků odpadních písků ....................................... 49 Graf 5 Měrná hmotnost písku z jednotlivých ČOV ...................................................................... 51 Graf 7 Zrnitostní křivka vzorku písku z ČOV Ořechov podle přílohy A, normy ČSN EN 933-1 . 56 Graf 6 Procenta zůstatku jednotlivých frakcí písku na sítech pro ČOV Ořechov ....................... 56 Graf 9 Zrnitostní křivka vzorku písku z ČOV Tetčice podle přílohy A, normy ČSN EN 933-1 ... 58 Graf 8 Procenta zůstatku jednotlivých frakcí písku na sítech pro ČOV Tetčice .......................... 58 Graf 11 Zrnitostní křivka vzorku písku z ČOV Zbraslav podle přílohy A, normy ČSN EN 933-1 ..................................................................................................................................................... 60 Graf 10 Procenta zůstatku jednotlivých frakcí písku na sítech pro ČOV Zbraslav ..................... 60 Graf 13 Zrnitostní křivka vzorku písku z ČOV Střelice podle přílohy A, normy ČSN EN 933-1 . 62 Graf 12 Procenta zůstatku jednotlivých frakcí písku na sítech pro ČOV Střelice ....................... 62 Graf 15 Zrnitostní křivka vzorku písku z ČOV Boskovice podle přílohy A, normy ČSN EN 933-1 ..................................................................................................................................................... 64 Graf 14 Procenta zůstatku jednotlivých frakcí písku na sítech pro ČOV Boskovice ................... 64 Graf 16 Procenta zůstatku jednotlivých frakcí písku na sítech pro ČOV Blansko ...................... 66 Graf 17 Zrnitostní křivka vzorku písku z ČOV Blansko podle přílohy A, normy ČSN EN 933-1 66 Graf 18 Vývoj ceny poplatku za uložení nebezpečného odpadu .................................................. 69 Graf 19 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Ořechov ......................................... 83 Graf 20 Nákladů no odstranění 1Mg písku ČOV Ořechov ......................................................... 84 Graf 21 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Náměšť nad Oslavou ..................... 85 Graf 22 Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Náměšť nad Oslavou ...................................... 86 Graf 23 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Blansko .......................................... 87 Graf 24 Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Blansko ........................................................... 88 Graf 25 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Boskovice ....................................... 89 108
Graf 26 Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Boskovice ........................................................ 90 Graf 27 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Letovice ......................................... 91 Graf 28 Zobrazení jednotlivých nákladů na odstranění 1Mg písku ČOV Letovice ..................... 92 Graf 29 Náklady na odstranění roční produkce písku ČOV Jedovnice ....................................... 93 Graf 30 Náklady na odstranění 1Mg písku ČOV Jedovnice ........................................................ 94
109
