MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

BRNO 2008

SIMONA JANČÍ

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a enviromentální techniky

Čištění odpadních vod v obci do 10 tis. EO

Bakalářská práce

Vedoucí bakalářské práce Ing. Josef Los, Ph.D.

Vypracovala: Simona Jančí

Brno 2008

PROHLÁŠENÍ

Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma „Čištění odpadních vod v obci do 10 tis. EO“ vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům.

V Brně, dne …………………….. Podpis ……………….

PODĚKOVÁNÍ Na tomto místě bych chtěla poděkovat panu Ing.T. Vítězovi Ph.D. a Ing. J. Losovi Ph.D. za odborné vedení a mnoho dobrých rad a připomínek. Také děkuji své rodině za zázemí, které mi poskytli v průběhu celého studia.

ABSTRACT That bachelor thesis concerns about sewage disposal in a town up to 10, 000 EO. The aim of my thesis was to compare the old unsuitable waste water treatment plant with the new one in Náměšť nad Oslavou. In accordance with the ascertained values is possible to recommend it for a practise. That thesis refers to the history of sewage dispossal, legislation in a branch of purification and general way of sewage disposal. In the other part of my thesis is refered a situation of sewage disposal in Náměšť nad Oslavou from 1958 to 2006. The following part is about new sewage disposal plant in Náměšť nad Oslavou. The last one refers to the ascertained values and recommends it for the practise.

Key words: waste treatment plant, sewerage, Náměšť nad Oslavou

ABSTRAKT Předložená bakalářská práce pojednává o čištění odpadních vod v obci do 10 tis. EO. Cílem této práce bylo srovnání staré nevyhovující čistírny odpadních vod (ČOV) a nově postavené ČOV v Náměšti nad Oslavou a podle zjištěných údajů doporučit řešení pro praxi. Tato práce popisuje historii čištění odpadních vod, legislativu v oboru čištění a obecné způsoby čištění odpadních vod. V další části je popsána situace čištění odpadních vod v Náměšti nad Oslavou od roku 1958 do roku 2006. Dále nová čistírna odpadních vod v Náměšti nad Oslavou. A poslední část popisuje zjištěné údaje a navrhuje doporučení pro praxi.

Klíčová slova: čistírna odpadních vod, kanalizace, Náměšť nad Oslavou

OBSAH 1 ÚVOD ................................................................................................................ 8 2 CÍL PRÁCE ....................................................................................................... 9 3 HISTORIE ....................................................................................................... 10 3.1. Vývoj stokování a čištění odpadních vod ................................................ 10 4 LEGISLATIVA ............................................................................................... 13 4.1. Legislativní požadavky na čištění odpadních vod v ČR .......................... 13 5 SITUACE ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD OBECNĚ ..................................... 15 5.1.Odpadní vody............................................................................................ 15 5.2. Fyzikální způsoby čištění......................................................................... 17 5.3. Mechanické čištění................................................................................... 21 5.4. Biologické čištění..................................................................................... 25 5.4.1. Aktivovaný kal.................................................................................. 27 5.4.2. Aktivační proces ............................................................................... 28 5.4.3. Nitrifikace ......................................................................................... 30 5.4.4. Denitrifikace...................................................................................... 31 5.4.5. Odstraňování fosforu......................................................................... 31 5.5. Zpracování čistírenských kalů ................................................................. 32 5.5.1. Kalové hospodářství.......................................................................... 32 5.5.2. Zahušťování kalů .............................................................................. 33 5.5.3. Stabilizace kalů ................................................................................. 33 5.5.4. Hygienizace kalu............................................................................... 37 5.5.5. Odvodňování kalu ............................................................................. 38 6 ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD V OBCI DO 10 TIS. EO................................ 40 6.1. Stará čistírna odpadních vod .................................................................... 40 6.1.1.Popis provozu..................................................................................... 41 6.2. Situace čištění odpadních vod od roku 2006 .......................................... 45 6.2.1 Nová ČOV a kanalizace..................................................................... 45 6.2.2. Základní údaje:.................................................................................. 47 6.2.3.Provozní soubory ............................................................................... 48 6.2.4. Účinnost nového provozu ................................................................. 51 7 ZÁVĚR ............................................................................................................ 53

8 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY………………………………………..56 9 PŘÍLOHA ....................................................................................................... 57

SEZNAM TABULEK A OBRÁZKŮ

Obrázek 1- schéma mechanického předčištění ................................................... 21 Obrázek 2 -dvoukomorový lapák písku, Obrázek 3 - trojúhelníkový žlab ......... 23 Obrázek 4 - strojně stíraný horizontálně obtékaný, Obrázek 5- Dorrův lapák písku................................................................................................................................ 23 Obrázek 6- lapák písku s vertikálním průtokem písku, Obrázek 7- Bochumský lapák................................................................................................................................ 23 Obrázek 8- vírový lapák písku, Obrázek 9- vertikální lapák písku .................... 24 Obrázek 10- usazovací nádrže ............................................................................ 25 Obrázek 11- biologické čištění ........................................................................... 26 Obrázek 12- blokové schéma aktivačního procesu............................................. 28 Obrázek 13 - aktivační systém s regenerací........................................................ 29 Obrázek 14 - oxidační příkop.............................................................................. 29 Obrázek 15- schéma odstředivky........................................................................ 38 Obrázek 16- vakuový filtr ................................................................................... 39 Obrázek 17- schéma automatického kalolisu LFAK 1000 ................................. 39 Obrázek 18- schéma sítopásového lisu CENED 2000........................................ 39 Obrázek 19 - zjednodušené schéma ČOV Náměšť nad Oslavou........................ 42 Obrázek 20- biologický stupeň čištění................................................................ 43

Tabulka 1- emisní standardy přípustného znečištění .......................................... 13 Tabulka 2- směrnice EU 91/271/ EHS................................................................ 14 Tabulka 3- složení kalové vody .......................................................................... 39 Tabulka 4- účinnost čištění ČOV........................................................................ 44 Tabulka 5- účinnost čištění nového provozu ...................................................... 51

1 ÚVOD Ochrana vod je jedním z nejdůležitějších úkolů v oblasti životního prostředí a zároveň i nejnáročnějších oblastí z hlediska vstupu České republiky do Evropské unie. Cílem je v souladu s požadavky legislativy Evropské unie zlepšování stavu vodních toků, vodních ekosystémů a podpora trvale udržitelného užívání vod. Jakost povrchových vod ovlivňují především bodové zdroje znečištění (města a obce, průmyslové závody a objekty soustředěné zemědělské živočišné výroby). Voda po použití od obyvatelstva má změněné vlastnosti (obsah znečišťujících látek, teplota, apod.) a nazýváme ji vodou odpadní. Tato odpadní voda vypouštěná do povrchových vod (recipientů) způsobuje nejen estetické problémy, ale především vnáší do recipientů organické látky, toxiny, patogenní mikroorganizmy a další látky působící negativně na vodní ekosystém. Mikrobiálním rozkladem organických látek a amoniakálního dusíku v recipientu dochází k výraznému úbytku rozpuštěného kyslíku což má velmi negativní vliv na možnosti existence vyšších živočichů v toku. Vnášení nutrientů způsobuje eutrofizaci toku, která se projevuje mimo jiné nárůstem řas a sinic, které způsobují další závažné problémy (např. Brněnská přehrada). Je také třeba upozornit, že ovlivnění povrchových vod vodami odpadními není jen záležitost lokální a krátkodobá. Eutrofizace se projevuje i na vzdálenost desítek kilometrů a chronická toxicita představovaná především látkami usazenými v nánosech a splaveninách na dně toku působí negativně i desítky let. Ochrana životního prostředí a především vodních ekosystémů vyžaduje čištění odpadních vod v bodových zdrojích znečištění na míru přijatelnou pro ekosystém daného toku. Odpadní vody jsou jedním z řady produktů civilizačního působení člověka, které v současné době významně ovlivňují kvalitu našeho životního prostředí. Obecně převážná většina odpadních vod obsahuje kovy, především průmyslové odpadní vody. U komunálních odpadních vod bývají koncentrace kovů v oblasti stopové analýzy.

8

2 CÍL PRÁCE Cílem předložené bakalářské práce na téma“ Čištění odpadních vod v obci do 10tis. EO“ byla snaha zhodnotit současný stav řešené problematiky, srovnání staré nevyhovující ČOV a nově postavené ČOV v Náměšti nad Oslavou a nakonec podle zjištěných údajů navrhnout doporučení pro praxi.

9

3 HISTORIE 3.1. Vývoj stokování a čištění odpadních vod Úroveň nakládání s odpady vznikajících při lidské činnosti vypovídá o kulturní, sociální a technické úrovni dané společnosti mnohdy více než počet bankovních domů v zemi nebo přepočet tun vyrobené oceli na hlavu. Porozumění odvádět odpadní vodu se vyvíjelo postupně a po velmi dlouhou dobu. Většina měst starověkého Řecka a Říma byla vybavena poměrně dokonalou sítí stok, svádějící odpadní vodu do nejbližšího toku. Pravděpodobně nejznámější je Cloaca maxima v Římě, jejíž výstavba započala již za krále Tarquinia Superba. Z antiky jsou také známy první pokusy zneškodňovat centrálně svedenou odpadní vodu metodami, které dnes znovu propagujeme jako "přirozené čištění" (např. vsakování vod do porésních půd ve starověkém Řecku). Ve srovnání s antickými městy byla středověká Evropa zoufale špinavá a nezdravá se všemi důsledky na veřejnou hygienu. Hromady odpadů a zvířecích výkalů na ulicích středověkých sídel byly splachovány deštěm a zasakovaly do studní, ze kterých se pak nákaza šířila dál. O městské kanalizaci v pravém slova smyslu nebylo možno hovořit, odvodnění se obvykle týkalo jednotlivých objektů, většinou měšťanských domů nebo církevních areálů a odpadní voda byla vedena nejkratší cestou do toku, případně do příkopů. Praha nebyla výjimkou. První skutečná stoka byla postavena v roce 1660 v jesuitském Klementinu. Voda z fontány vyplavovala nečistoty ze záchodů, kuchyní a umýváren nejkratší cestou do řeky. Změnu v chápání kanalizace přineslo až 18.století. Pokrok je spojen především s osobou Františka Antonína Hergetha (1741 - 1800), profesora stavovské inženýrské školy, předchůdkyně pražské Techniky, jehož technický plán Prahy se stal podkladem pro budování první soustavné kanalizace. Až do útlumu veřejných staveb po napoleonských válkách tak bylo ve městě postaveno kolem 19 km stok, odvádějících splašky do řeky. Další vlna výstavby kanalizace proběhla v letech 1818 až 1820 z popudu nejvyššího purkrabí Království Českého, hraběte Rudolfa Chotka. Tehdy vzniklo 44 km stok, vedoucích do Vltavy 35 vyústěními. V polovině 19. století byl tento systém již zchátralý, zanesený a navíc přibývalo stížností na znečištění Vltavy, která byla hlavní zásobárnou pitné vody. Přesvědčení o nutnosti vybudovat moderní kanalizaci dozrálo v odborných kruzích do roku 1883. 10

Městská rada vyhlásila v roce 1884 první výběrové řízení na vybudování moderní kanalizace, ale jeho výsledek nebyl uspokojivý, především pro nedostatek podkladů a přípravných prací. V roce 1888 byla proto založena městská Kanalizační kancelář, v jejímž čele stanuli inženýři Josef Václavek a Vincenc Ryvola. Kanceláři bylo uloženo shromáždit všechny potřebné podklady a poté město zadalo zpracování "Generelního projektu pro čistění a odvodnění města Prahy" ing. Janu Kaftanovi, který se spojil s Dr. Jamesem Hobrechtem, stavebním radou v Berlíně. Hobrecht si stanovil pozoruhodnou podmínku, že nesmí být projednáván žádný konkurenční projekt. Ještě zajímavější je, že město s takovým omezením souhlasilo. Jejich hotový projekt byl vystavován na Zemské jubilejní výstavě, jenže Václavek a Ryvola zřejmě nebyli s postupem radnice spokojeni a tak zpracovali zcela soukromě a v podstatě tajně projekt konkurenční. Předložen 5.března 1891, pouhé tři dny po projektu prvním, vyvolal skutečný rozruch a nepochybně i nevoli některých činovníků. Kvalitní konkurenci nebylo možno opomenout a tak musely být oba projekty porovnány a posouzeny. Zcela věcný problém se však rychle zpolitizoval a Hobrechtovy stížnosti hrozily přerůst v mezinárodní ostudu. Městská rada zvolila jediné možné východisko - povolala ze zahraničí odborníka, který měl oba tábory rozsoudit. Onou autoritou byl stavební rada ve Frankfurtu nad Mohanem, Ing. William Heerlein Lindley, (1854 - 1917). Lindley po seznámení s pražským terénem oba projekty detailně posoudil, k realizaci nedoporučil ani jeden z nich a v červenci 1893 obratně předložil projekt vlastní. Město jej přijalo a v lednu 1895 bylo uděleno povolení ke stavbě. Pro plánovanou čisticí stanici, jak se tehdy říkalo čistírně, byl vybrán pozemek v Bubenči, příznivý jak vzdáleností, tak výškovými poměry. Výstavba čistírny, zadaná staviteli Quido Bělskému, byla zahájena 9. září 1901 a v průběhu roku 1905 byla dokončena. Dne 27.6.1906 byl slavnostně zahájen roční zkušební provoz. Po doladění provozních závad proběhla nadvakrát úřední kolaudace, a to 21.5. a 11.6.1907. Výdaje na celou novou kanalizaci města Prahy o délce bezmála 100 km činily astronomických 15 milionů korun. Čistírna spolehlivě sloužila svému účelu až do roku 1967, kdy byla spuštěna moderní mechanicko-biologická čistírna na nedalekém Císařském ostrově. Kvůli potížím nové čistírny však historická budova zůstávala jako záloha pro případ nouze. Ještě počátkem 80.let sloužily původní usazovací nádrže jako manipulační jímky na kal 11

z nové čistírny, spolehlivě čerpaný osmdesátiletými kalovými čerpadly z První Českomoravské. A právě ono nekonečné přesluhování je zřejmě hlavní příčinou proč se stará čistírna dočkala lepších časů. Zapomenutou budovu v polovině 80.let objevili nadšenci, kteří jí začali znovu vracet zašlý lesk. Dne 26.4.1991 byl areál prohlášen za kulturní památku a tím byl položen zákonný rámec pro další činnost. Myšlenka, využít unikátní technickou stavbu pro zřízení musea, dozrála. Ze skupinky nadšenců vznikla v roce 1992 Nadace ekotechnického muzea, později transformovaná v dnešní Ekotechnické muzeum, o.p.s. Provoz muzea není financován z rozpočtu hl.m. Prahy ani jiných veřejných zdrojů a většinu prostředků muzeum získává vlastní činností, kterou je především pronájem prostor pro společenské akce a pro účely natáčení. Připomeňme pro zajímavost např.filmy Žebrácká opera, Amerika, Záhada hlavolamu, Šakalí léta, Zdivočelá země, Bídníci, a další. Tato kombinace muzejního provozu s komerčním není bez komplikací (vylučuje např. jiný než víkendový provoz pro veřejnost), ale v této chvíli se jedná asi o jediný životaschopný model. [8]

12

4 LEGISLATIVA 4.1. Legislativní požadavky na čištění odpadních vod v ČR Pro státy v EU je závazná Směrnice Rady Evropského hospodářského společenství z 21. 5. 1991 „o čištění městských odpadních vod“ (91/271/EHS). V ČR dochází k harmonizaci předpisů ve vodním hospodářství se směrnicemi EU na základě vodního zákona č. 254/2001 Sb., o vodách a změně některých zákonů (dále jen vodní zákon), který nabyl účinnosti 1. 1. 2002 a několikrát byl již novelizován. Dle § 38 odstavce 5 vodního zákona spadá stanovení hodnot přípustného znečištění pro vypouštění odpadních vod do vodních toků do kompetence vlády ČR, která je stanovila s účinností od 1. března 2003 v nařízení vlády ČR č. 61, dnes 229/2007 – „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“. Pro orientaci v problému porovnejme v emisních standardech požadavky nařízení vlády č. 61/2003 Sb. (dále jen NV 61) a Směrnice EU na jakost vypouštěných odpadních vod.

Tabulka 1- emisní standardy přípustného znečištění Velikost zdroje (EO)

BSK5

CHSKCr

NLmatter

N-NH4+

[mg.l-1]

[mg.l-1]

[mg.l-1]

[mg.l-1]

p

m

p

m

p

m

p

m

500–2000

30

60

125

180

35

70

–

–

21001–10 000

25

50

120

170

30

60

15

30

10001–100 000

20

40

90

130

25

50

–

-

Nad/100 000

15

30

75

125

20

40

–

–

Jednotka EO representuje jednoho ekvivalentního obyvatele. * Hodnoty „p“ jsou přípustné koncentrace a mohou být překročeny v povolené míře, kterou udává příloha č. 5 NV 61 (cca v 10% hodnocení). Hodnoty „p*“ pro Ncelk* a Pcelk* jsou roční průměry. Hodnoty „m“ jsou nepřekročitelné maximální koncentrace. 13

Tabulka 2- směrnice EU 91/271/ EHS

Zdroj znečištění (EO)

BSK5 -1

CHSKCr -1

NLmatter -1

Ncelk*

Pcelk**

-1

[mg.l ] [mg.l-1]

[mg.l ]

[mg.l ]

[mg.l ]

2000–10 000

25

125

60

–

–

10 001–100 000

25

125

35

15

2

nad 100 000

25

125

35

10

1

* Pouze pro citlivé oblasti a hodnotí se roční průměr. Hodnoty ostatních ukazatelů mohou být překročeny v povolené míře. Míra překročení je stejná, jako u NV 61, které tabulku překročení převzalo ze směrnice EU. Nepřekročitelná maxima mohou dosahovat dvojnásobku uvedených hodnot. Z uvedených tabulek je patrné, že požadavky na vypouštěné znečištění v odpadních vodách ve směrnici EU jsou mírnější nežli v ČR. Lze konstatovat, že NV 61 paušálně zavedlo velmi přísné limity a čistírny s větší kapacitou než 10 000 ekvivalentních obyvatel, které by vyhověly požadavkům Směrnice Rady č. 91/271/ EHS (bez citlivých oblastí) budou muset být podle NV 61 rekonstruovány. Výhoda Směrnice EU 91/271/EHS spočívá v tom, že umožňuje vymezit svým členským státům priority v ochraně vod vyhlášením tzv. „citlivých oblastí“ a postupovat při jejich revizích každé čtyři roky i podle ekonomických možností. Avšak výhodu „postupovat dle ekonomických možností“ zrušilo NV 61, když podle dohod o přístupu ČR k EU zahrnulo celé území České republiky do „citlivých oblastí“. I když musí všechny čistírny větší než 10 000 EO splňovat NV 61 nejdéle do 31. 12. 2010, snížení vypouštěného znečištění s obsahem dusíku a fosforu ze sídel menších než 10 000 EO bez dalších opatření není reálné očekávat. [7]

Další legislativa týkající se oboru čištění: Zákon č. 274/ 2001 Sb., o vodovodech a kanalizacích-pro veřejnou potřebu a o změně některých zákonů,byl postupně novelizován zákonem č.320/ 2002 Sb., zákonem. 14

274/2003 Sb., zákonem č.20/2004 Sb., zákonem. 167/ 2004 Sb., tento zákon se nevztahuje na vodovody a kanalizace u nichž je průměrná denní produkce menší než 10 m3 Zákon č. 185/ 2001Sb., o odpadech Zákon č. 130/ 1974 Sb., o státní správě ve vodním hospodářství ve znění zákona novelizovaného zákona č. 458/ 1992 Sb. [3]

5 SITUACE ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD OBECNĚ Čištění odpadních vod je v podstatě založeno na jednoduchých fyzikálních principech, kterými jsou sedimentace, filtrace, flotace nebo rozdílná měrná hmotnost. Tato část čištění se také nazývá mechanickou částí. Dále jsou to pak chemické a biochemické, oxidačně-redukční reakce, které řadíme do biologické části čištění odpadních vod. Všechny tyto postupy probíhají samovolně v přírodě, jen s mnohem menší rychlostí a účinností.

5.1.Odpadní vody Za odpadní vody se považují ty, které po použití mají změněné fyzikální, chemické, biologické a estetické vlastnosti. Odpadní vody jsou vypouštěny většinou do vod povrchových. Předtím však musí být vyčištěny na požadovanou míru, stanovenou vodohospodářským rozhodnutím, které obsahuje mimo jiné především povolené vypouštěné množství odpadní vody a kvalitativní, bilanční limity pro jednotlivé složky znečištění. Při vypracování uvedeného rozhodnutí se vychází celostátně platné legislativy (nařízení vlády), kterými jsou stanoveny: 1. Emisní limity, což jsou maximálně přípustné koncentrace ve vypouštěné odpadní vodě (způsob hodnocení se vymezí - například ze slévaného vzorku po dobu 24 hodin), stanovené závazně pro jednotlivá odvětví průmyslu i pro městské odpadní vody. U městských odpadních vod jsou takto limitovány koncentrace BSK5, CHSKCr, NL, NNH4 a Pcelk v hodnotách diferencovaně podle velikosti zdroje. 2. Imisní limity, což jsou koncentrace ve vodním recipientu, které by při vypouštění odpadní vody neměly být překročeny ani za nejméně příznivých hydrologických poměrů. [7] 15

Vlivy odpadních vod na vodní recipient 1

Zanášení koryt řek suspendovanými usaditelnými látkami

2

Estetické a organoleptické závady

3

Vyčerpání rozpuštěného kyslíku

4

Epidemiologické závady

5

Kontaminace vody toxickými látkami

6

Přívod látek způsobujících eutrofizaci povrchových vod

7

Zvyšování solnosti

8

Změna teploty

Podle svého původu se rozdělují odpadní vody na: 1.

Splaškové odpadní vody

Jsou to odpadní vody vypouštěné do veřejné kanalizace z bytů a obytných domů. Patří k nim i odpadní vody z městské vybavenosti, jako jsou školy, restaurace, hotely, kulturní zařízení, apod., mající podobný charakter jako odpadní vody od obyvatel. Specifické množství splaškových vod je množství od 1 obyvatele za den. Průměrně se počítá se specifickou produkcí splaškových vod 150 l na osobu a den. 2. Odpadní vody průmyslové Jedná se o odpadní vody vypuštěné do veřejné kanalizace z průmyslových závodů. Tyto vody musí být před vypuštěním ze závodu do veřejné kanalizace upraveny tak, aby vyhovovaly provoznímu řádu kanalizace, respektive byly čistitelné technologií komunální ČOV. Obecně však platí, že by průmyslové odpadní vody měly být odděleny a čištěny na samostatných průmyslových ČOV. Bohužel v minulosti byly takové vody, často s obsahem toxických látek (např. těžké kovy, pesticidy apod.), běžně vypouštěny do kanalizace, a to často bez ohledu na možnosti koncové ČOV. V současnosti je vyvíjen odborný, ale i ekonomický tlak na oddělení takovýchto vod od veřejné kanalizace. Množství průmyslových odpadních vod je nutné stanovit individuálně dle typu a technologie výroby. 3. Odpadní vody dešťové Jedná se o vody odváděné z intravilánu obce veřejnou kanalizací, nebo 16

z výrobního závodu či jiných ploch. Veřejné kanalizace mohou být jednak oddílné, které odvádějí odděleně (samostatným potrubím) vody splaškové a jiným samostatným potrubím vody dešťové (dešťovou kanalizací) a jednak jednotné, jimiž je odváděna jak splašková, tak i dešťová voda, jednou stokou na ČOV.

4.

Balastní vody

Jedná se především o podzemní vody, které se dostávají netěsnostmi do kanalizace. Bohužel dosti často se jedná i o povrchové toky zaústěné do kanalizačního systému (v minulosti se běžně různé potůčky zaúsťovaly do kanalizace bez ohledu na to, že se jedná v zásadě o čistou vodu). Balastní vody mají negativní vliv, protože nařeďují splaškové odpadní vody a ochlazují je. Balastní vody bohužel představují značné procento celkových odpadních vod, což platí hlavně u starších systémů stavěných často s nedostatečnou projektovou dokumentací. [7]

5.2. Fyzikální způsoby čištění Filtrace Filtrace se používá při čištění odpadních vod tehdy, jestliže jsou požadavky na nízkou koncentraci nerozpuštěných látek v odtoku. Často se také využívá jako předčištění před procesy, kde by přítomnost nerozpuštěných látek v čištěné vodě vadila (úprav vody ionexy, membránové separační procesy, adsorpce). Nebo pro dočištění odtoku z biologických čistíren, neboť hlavní podíl zbytkového znečištění tvoří právě neusaditelné nerozpuštěné látky, které lze zachytit filtrací. Filtrace se rovněž používá pro zachycení zbylých vloček po koagulaci. Filtrace vrstvou zrnitého materiálu Při průchodu vody, která obsahuje nerozpuštěné látky, vrstvou zrnitého materiálu určitých vlastností, ulpívají nerozpuštěné látky na povrchu zrnek. Mechanismus zachycení nerozpuštěných látek je kombinací cezení, sedimentace, adsorpce a působení elektrostatických sil. Podle tlakových poměrů ve filtrační vrstvě se filtry dělí na beztlaké a tlakové. Filtraci je možné spojit s adsorpcí použitím výplně s granulovaným aktivním uhlím nebo se zachycováním rozpuštěných látek, pokud použijeme jako náplň ionexy.

17

Filtrace přes filtrační přepážku Metoda se používá pro odvodňování koncentrovaných suspenzí nebo kalů. Oddělení kapaliny od pevných látek probíhá na filtrační přepážce. Nerozpuštěné látky, zachycené na přepážce, vytvářejí filtrační koláč. Vakuové filtry jsou otáčivé bubny, jejichž povrch je pokryt filtrační plachetkou. Rámový kalolis se skládá z rámů a desek. Filtrace probíhá přes filtrační plachetky, přetažené přes horní okraje rámů. Pásové filtry. Dvě plachetky unášejí odvodňovanou suspenzi, ze které se v prvé části uvolňuje volná voda. V následující sekci se suspenze pod tlakem odvodňuje lisováním mezi válci.

Flotace Flotace je separační proces, používaný k oddělování tuhé fáze od kapalné, při kterém se nerozpuštěné látky spojují s mikrobublinkami plynů a vytvářejí flotační komplexy, jejichž specifická hmotnost je menší než specifická hmotnost kapaliny. V důsledku toho stoupají flotační komplexy ke hladině, ze které jsou odstraňovány. Vakuová flotace - snížení tlaku ve flotační jednotce pod 0,1 MPa. Tlaková flotace expanze tlakové vody nasycené vzduchem za vyššího tlaku, než je tlak atmosférický Chemická flotace - přídavek chemikálií. které se ve vodě rozkládají za vývinu plynu Elektroflotace - elektrolýza vody za vzniku vodíku a kyslíku

Neutralizace Při mnoha chemických výrobách vznikají odpadní vody, jejichž hodnota pH nesplňuje podmínky pro jejich vypouštění do toku. Kyselé odpadní vody vznikají při výrobě sulfitové buničiny, průmyslových hnojiv, barviv, rafinací ropy a výrobě benzinu. Tyto vody obsahují silně disociované kyseliny a pH odpadní vody je velmi nízké. Při jiných výrobách (moření a pokovování kovů, činění kůže, apod.) vznikají naopak vody silně alkalické s velmi vysokými hodnotami pH. Před vypouštěním takových vod do toku je nutné provést jejich neutralizaci vhodným způsobem.

Neutralizace může být prováděna: Mícháním kyselých a zásaditých odpadních vod. Tuto metodu lze s výhodou použít tehdy, vznikají-li v jednom podniku vody kyselé i alkalické. Většinou se 18

neutralizace provádí ve vyrovnávací nádrži s usazováním. Při této metodě je třeba důkladně prověřit, nevznikají-li po změně pH vody problémy s uvolňováním toxických látek. Přídavkem dalších chemikálií. Tento způsob je nejpoužívanější.

Srážení Přidáním vhodného chemického činidla do roztoku, obsahujícího různé ionty, je možné dosáhnout vysrážení části rozpuštěných iontů z roztoku ve formě sraženiny, která je ve vodě velmi omezeně rozpustná. Koncentrace nasyceného roztoku málo rozpustných chemických sloučenin závisí na hodnotě součinu rozpustnosti Rs. Z definice součinu rozpustnosti a z poznatku, že vyloučení sraženiny dojde při překročení součinu rozpustnosti plyne, že je-li nutné vysrážet například kation kovu, jehož koncentrace v roztoku je velice nízká, je nutno použít nadbytku srážecího roztoku. Tím se zvýší koncentrace aniontu sraženiny v roztoku tak, že celkový jejich součin přesáhne hodnotu součinu rozpustnosti a sraženina se vyloučí.

Chemická oxidace a redukce Při čištění některých typů odpadních vod je někdy nutné použít k likvidaci nebo k inaktivaci nežádoucích látek chemické oxidace či redukce. K oxidaci dochází tehdy, když daný ion či atom elektrony ztrácí, při redukci naopak elektrony přijímá. Kolik elektronů ion či atom ztrácí či přibere, o tolik se změní jeho oxidační stupeň. Oxidace a redukce jsou spolu navzájem svázány. Oxiduje-li se v daném systému určitá látka, potom musí v systému být přítomna i další látka, která se redukuje. Proto jsou tyto děje označovány jako redoxní.

Chemická oxidace Pro chemickou oxidaci se používají nejčastěji tato činidla: -sloučeniny chloru (plynný chlor, chlornan sodný a vápenatý, oxid chloričitý) -ozon nebo směs ozonu a vzduchu -manganistan draselný -peroxid vodíku -vzdušný kyslík (někdy s přídavkem katalyzátorů) Chemická redukce 19

Tento postup se při čištění odpadních vod používá méně často než chemická oxidace, jelikož odpadní vody obsahují poměrně zřídka znečišťující látky ve vyšším oxidačním stupni. U organicky znečištěných vod je někdy redukcí měněna biologická čistitelnost přeměnou skupiny –NO2 na –NH2, neboť takto přeměněné organické látky jsou daleko lépe rozložitelné. Dalším druhem odpadních vod, kde se používá redukce, jsou odpadní vody z galvanizoven, obsahující toxické sloučeniny CrVI. Jejich redukcí na CrIII se toxicita podstatně sníží.

Adsorpce Adsorpce je technologický proces, při kterém odstraňujeme látky z roztoku jejich vazbou na povrch adsorbentu. Přidáme-li k roztoku látky tuhou fázi - adsorbent, začne její koncentrace v kapalině klesat tak jak dochází k adsorpci na povrchu přidané tuhé fáze. Čím je k dispozici větší povrch, tím je pokles výraznější. Proto jsou nejlepší adsorbenty takové látky, které mají velký měrný povrch, například aktivní uhlí. Existuje několik druhů sil, které se uplatňují při vazbě mezi látkou a povrchem adsorpčního činidla. Při adsorpci se uplatňují tři druhy sil, přičemž o tom, které se uplatní jako rozhodující, rozhoduje povaha adsorbentu, adsorbované látky (adsorbát) i rozpouštědla (vody), ve kterém adsorpce probíhá. Podle povahy sil rozeznáváme 3 základní druhy adsorpce: -fyzikální adsorpce -chemisorpce -iontová adsorpce

Extrakce Extrakce je proces, při kterém kapalná směs, ze které je třeba oddělit určitou složku, se uvede do intenzivního styku s jinou kapalinou (rozpouštědlem, extrahovadlem, extrakčním činidlem). Podmínkou úspěšného průběhu je to, že oddělovaná složka je podstatně lépe rozpustná v přidaném extrakčním činidle, než v původním rozpouštědle (odpadní vodě). Další podmínkou je co nejnižší rozpustnost původního rozpouštědla v extrakčním činidle a naopak. Extrakt vzniká z přidaného rozpouštědla a oddělovaná složka je zde koncentrována, rafinát vzniká z původní 20

kapaliny (odpadní vody) a oddělovaná kapalina má nižší koncentraci, než před extrakcí. Oddělení extraktu od rafinátu se uskutečňuje na základě rozdílných specifických hmotností těchto dvou fází.

Desorpce Desorpce (nazývaná také stripování, stripping, odvětrávání, odhánění) je fyzikální proces, při kterém těkavé látky jsou odstraňovány z vody přiváděním vodní páry, vzduchu nebo dalších plynů. Desorpcí můžeme odstranit z vody H2S, CS2, SO2, NH3, CO2, organická rozpouštědla, chlorované uhlovodíky a další těkavé látky. Ve většině případů, kdy provádíme desorpci, se jedná o odstraňování hygienicky závadných látek, jejichž rozptyl v ovzduší je nežádoucí a škodlivý. Proto je třeba v takových případech kombinovat desorpci s absorpcí. [2]

5.3. Mechanické čištění Základním úkolem mechanického čištění je ochrana čerpacího zařízení a potrubní trasy čistírny odpadních vod před hrubými nečistotami. Obvyklá skladba strojů je následující:

Obrázek 1- schéma mechanického předčištění

21

-lapáky štěrku - jsou prvním zařízením mechanického čištění odpadních vod zachycující velké a těžké předměty, které přicházejí na ČOV zejména s přívalovým deštěm. Jeho funkce je založena na jednoduchém fyzikálním principu sedimentace. Odpadní voda, která přitéká na ČOV, je přiváděna žlabem ve kterém se provede prohloubení a zároveň rozšíření průtočného profilu. Tím se sníží unášivá rychlost a štěrk působením gravitace přepadá do prohlubně, ze které se pak mechanicky vytěží. Tento vytěžený štěrk pak putuje do pračky štěrku, ve které dojde k odstranění organického znečištění a štěrk je následně možné použít například ve stavebnictví. S lapákem písku se můžeme setkat hlavně na velkých ČOV (nad 50 000EO) s rozsáhlou stokovou sítí a velkým odvodněným územím.

-česle - jsou v podstatě mechanická zábrana umístěná v průtočném profilu natékající odpadní vody, kdy dochází k cezení a separaci unášených nečistot v závislosti na velikosti průlin. Tím zabráníme nejen poškození čerpadel, ale hlavně zanášení biologické, popřípadě usazovací části ČOV. U malých ČOV bývají česle nahrazeny česlicovým nátokovým košem. rozdělení: Podle šířky průlin - hrubé - více než 60 mm - jemné - menší než 40 mm Podle způsobu obsluhy -ruční nebo strojní stírání Podle rychlosti proudění odpadní vody - rychlost 0,3 m.s-1 - 0,9 m.s-1 Produkce shrabků - shrabky - hrubé 2 - 3 l na 1 EO za rok

- jemné 5 - 10 l na 1 EO za rok -lapáky písku - odstraňování suspendovaných těžkých anorganických látek, existuje v několika provedeních. Základní rozdělení je podle průtoku na horizontální a vertikální. Z horizontálních bych zmínila komorový nebo štěrbinový lapák písku. Do vertikálních řadíme vertikální lapák písku, vírový lapák, provzdušňovaný lapák nebo odstředivý lapák s příčnou cirkulací optimální rychlost 0,3m.s-1. 22

Obrázek 2 -dvoukomorový lapák písku

Obrázek 3 - trojúhelníkový žlab

Obrázek 4 - strojně stíraný horizontálně obtékaný Obrázek 5- Dorrův lapák písku

Obrázek 6- lapák písku s vertikálním průtokem písku lapák

23

Obrázek 7- Bochumský

Obrázek 8- vírový lapák písku

Obrázek 9- vertikální lapák písku

-usazovací nádrže -odstranění tuhých částic vlivem tíhového zrychlení , správně dimenzované a provozované mají účinnost 30 % na BSK5 a až 70 % na suspendované látky. Usazovací nádrže se používají k oddělení primárního organického znečištění menšího než 0,2mm, čili takového, které se nezachytilo v lapáku písku. Při vhodně navržené usazovací nádrži jsme schopni dosáhnout až 70% sedimentace. Tento sediment se nazývá primární kal a má vysoce reaktivní vlastnosti. Produkce tohoto kalu se pohybuje v rozmezí od 35 – 60g za den na jednoho EO. Na velkých čistírnách je možné tohoto kalu využít k produkci bioplynu. Usazovací nádrže pracují většinou kontinuálně a nazývají se průtočné usazovací nádrže. Pokud pracují s přerušovaným provozem, nazýváme je jako dekantační nádrže. Dříve se uvažovaly usazovací nádrže shodné s dosazovacími a v tomto omylu se také stavěly. Problémy pak nastávaly v dosazovacích nádržích, čili za biologickou linkou, kdy docházelo k nedostatečné sedimentaci vloček aktivovaného kalu a ty byly vyplavovány i s vyčištěnou vodou do odtoku z ČOV.

a) usazovací nádrž - kruhová s vertikálním průtokem 24

b) Schéma usazovací nádrže pravoúhlé s horizontálním průtokem

Obrázek 10- usazovací nádrže

-

lapače tuků a olejů- odstranění částic lehčích než voda (vytvářejí film) - vzestupná rychlost částic - provzdušňované - elektroflotační [3]

5.4. Biologické čištění Proces biologického čištění odpadních vod je založen na principu oxidačněredukčních biochemických reakcích. . Při biologickém čištění odpadních vod v aerobních podmínkách (odpadní vody lze čistit i v podmínkách anaerobních, i když s menší účinností; drtivá většina ČOV však pracuje v aerobních podmínkách) se uplatňují biochemické procesy podmíněné činností mikroorganizmů, které rozkládají organické látky (substrát) v odpadní vodě. V praxi se tyto procesy realizují tzv. aktivačním systémem. V aktivační nádrži je udržována určitá koncentrace kalu – biomasy, která pomocí svého metabolizmu rozkládá organické látky v odpadních vodách na H2O a CO2. Oxidaci organických sloučenin a redukovaných anorganických sloučenin získávají mikroorganizmy energii. V důsledku získávání živin mikroorganizmy rostou. Růst 25

mikroorganizmů tedy způsobuje odstraňování substrátu z roztoku, ale také zvyšování koncentrace kalu v systému. Z tohoto důvodu je nutné kal ze systému pravidelně odebírat, aby byla jeho koncentrace v systému udržována na přibližně konstantní hodnotě. Tomuto odstraňovanému kalu se říká přebytečný (nebo také sekundární) kal a je dále zpracováván v kalovém hospodářství. Aby byla možná oxidace organických látek je nutné aktivační nádrž udržovat v aerobním stavu, k tomu slouží provzdušňovací zařízení. v minulosti se používaly mechanické aerátory, dnes se používá výhradně pneumatická aerace. Biomasa v aktivační nádrži má jednu fantastickou vlastnost – je schopna bioflokulace, tedy spojuje se do větších celků – vloček, které jsou schopny prosté sedimentace. K tomuto ději dochází v dosazovacích nádržích., tyto nádrže patří k provozně nejdůležitějším objektům na ČOV.

Obrázek 11- biologické čištění

Základem všech biologických čistírenských procesů jsou biochemické oxidačně redukční reakce probíhající v aktivační nádrži. Rozhodujícím faktorem je konečný akceptor elektronů. Oxická oblast (aerobní) – konečným akceptorem elektronů je rozpuštěný kyslík, který se zde vyskytuje jako volný nebo vázaný v dusičnanech a dusitanech. Probíhá zde oxidace org. látek a nitrifikace.

26

Anoxická oblast (bezkyslíkatá) – konečným akceptorem elektronů je dusitanový a dusičnanový dusík, rozpuštěný kyslík zde není přítomen, vyskytuje se jen jako vázaný v dusičnanech a dusitanech. Probíhá zde anoxická oxidace a denitrifikace. Anaerobní oblast – konečným akceptorem elektronů je vlastní organická látka, kyslík zde není přítomen vázaný ani volný. Probíhá zde anaerobní acidogeneze, metanogeneze a při biologickém odstraňování fosforu také depolymerace polyfosfátů. Látky přitékající na ČOV mají různou biochemickou rozložitelnost a dělíme je: Snadno rozložitelné látky – nízkomolekulární organické látky jako jednoduché kyseliny, cukry, alkoholy, které mohou buňky mikroorganismů ihned využít. Obsah těchto látek v odpadních vodách je zhruba 20%. Obtížně rozložitelné látky – vysokomolekulární organické látky jako například peptidy, bílkoviny, složité cukry a tuky. Jejich obsah v odpadních vodách se pohybuje kolem 50%. Nerozložitelné organické látky – někdy se též nazývají inertní a řadíme mezi ně těžké kovy, toxické a inertní látky. Tvoří zhruba 20% znečištění a většinou zůstávají ve vyčištěných odpadních vodách jako zbytkové znečištění. Oxidačně-redukční reakce probíhají v aktivační nádrži, která je řazena za mechanickým předčištěním, konkrétně za lapákem písku, kde je odpadní voda již patřičně předčištěná. Pokud je v technologii ČOV zařazen lapák tuků nebo usazovací nádrž, následuje aktivační nádrž až po těchto zařízeních. Aktivační nádrž může mít několik podob a navrhuje se vždy ke konkrétní ČOV dle požadavků. Obsah aktivační nádrže je dále nutné míchat a udržovat ve vznosu (provzdušňovat). Z toho plynou požadavky na instalace míchacích a aeračních zařízení. [4] 5.4.1. Aktivovaný kal Aktivovaný kal je základní funkční jednotkou aktivace, tedy biochemických reakcí probíhajících v aktivační nádrži. Je to heterogenní směs mikroorganismů, bakterií, hub, plísní, prvoků a kvasinek. 27

Kvantitativní a kvalitativní složení aktivovaného kalu závisí zejména na typu substrátu, na němž je daný kal vypěstován, tedy na přitékající odpadní vodě a na hodnotách technologických parametrů během kultivace (doba zdržení, stáří nebo zatížení kalu). Aktivovaný kal se liší od většiny kultur mikroorganismů tím, že je schopen flokulace, tvoří tzv. vločky a od kapalné fáze se odděluje prostou sedimentací v dosazovacích nádržích. Tvorba vloček je tedy nezbytná pro správnou funkci biologického čištění odpadní vody. Problémy nastávají, pokud se aktivovaný kal neshlukuje do vloček ale vyskytuje se v disperzích. To má za následek zakalené odtoky z dosazovacích nádrží. Příčinou může být vysoké zatížení kalu nebo nízké stáří kalu. Při stáří kalu pod 3 dny jsou již patrné zvýšené odtoky, při stáří pod 1 den je již většina kalu v disperzi. Také prudká změna teploty, pH, nedostatek nutrientů (dusík, fosfor) nebo přítomnost toxických látek způsobuje deflokulaci. Dalším nepříjemným jevem může být vláknité nebo nevláknité bytnění, které snižuje usazovací rychlost. Vláknité mikroorganismy mají velký specifický povrch (plocha na hmotnostní jednotku) a jsou pomalu rostoucí. Těchto vlastností lze využít při jejich odstraňování. Chlor je vůči mikroorganismům toxický, přičemž jeho účinek závisí na velikosti povrchu mikroorganismu. Při opatrném dávkování plynného chlóru nebo chlornanu jsme schopni potlačit vláknité bytnění kalu. Tyto mikroorganismy jsou také citlivé na přítomnost kyslíku, čehož lze využít v anaerobních selektorech. Vláknité bytnění podporují hlavně: Vyšší obsah glukózy, sulfidů, nedostatek nutrientů, nízké pH. 5.4.2. Aktivační proces Nejrozšířenějším způsobem biologického čištění odpadních vod je dnes aktivační proces, který je schematicky znázorněn na obr.12

Obrázek 12- blokové schéma aktivačního procesu

28

Legenda: P –přítok, O – odtok, AS – aktivační směs, VK – vratný aktivovaný kal, PK – přebytečný aktivovaný kal, AN – aktivační nádrž, DN – dosazovací nádrž

Aktivační směs vzniklá smísením odpadní vody a vratného aktivovaného kalu. Tato směs přitéká do aktivační nádrže, kde je provzdušňována. Následně je aktivovaný kal separován od vyčištěné vody v dosazovací nádrži. Zahuštěný aktivovaný kal je následně vracen zpět jako vratný aktivovaný kal. Při biochemických procesech dochází také k nárůstu biomasy, kterou je nutné ze systému také odstraňovat. Tento kal nazýváme jak přebytečný. Pro zlepšení adsorpční schopnosti a akumulační kapacity vratného kalu je vhodné do aktivačního systému zařadit regenerátor (R). Jedná se o nádrž, kde se vratný kal provzdušňuje 2 až 4 h.

Obrázek 13 - aktivační systém s regenerací

Na malých ČOV jsou aktivační nádrže často řešeny jako oxidační příkopy obr. 3. Nevýhodou je zábor půdy a vzhledem k nízké hloubce také možnost použití pouze mechanické aerace.

Obrázek 14 - oxidační příkop

29

Legenda: P – přítok, O – odtok, AS – aktivační směs, OP – oxidační příkop, AR – aerátory, VK – vratný kal, PK – přebytečný kal, DN – dosazovací nádrž

5.4.3. Nitrifikace Výskyt dusíku v povrchových vodách je nežádoucí z několika důvodů. Jedním je podíl na eutrofizaci vod, dalším například výskyt dusitanů v pitné vodě. Dusík se v odpadní vodě může vyskytovat v následujících formách: Amoniakální dusík (nedisociovaný NH3, disociovaný NH4+) Dusitanový NO2Dusičnanový NO3Elementární N2 Oxid dusný N2O Nitrifikace je biochemická oxidace amoniakálního dusíku na dusitany a dále na dusičnany. Probíhá ve dvou stupních: Nitritace - oxidace amoniakálního dusíku na dusík dusitanový NH4+ + 1,5 O2 = NO2- + H2O + 2H+ + 250 kJ Nitratace – oxidace dusitanového dusíku na dusík dusičnanový NO2- + 0,5 O2 = NO3- + 75 kJ Koncentrace kyslíku by neměla poklesnout pod 1 – 2 mg.l-1. Protože se během prvního stupně nitrifikace uvolňují kationty H+ , dochází k poklesu pH. To může mít za následek zpomalení až zastavení celého procesu (nitrifikace se zastavuje při pH = 6,5 – 6,0). Pokud v systému neprobíhá denitrifikace, je nutné použít např. CaOH2 ke zvýšení pH. Faktem je, že bez zařazené denitrifikace budou ve finálním odtoku přítomny sloučeniny dusíku, jen se jejich forma změní z redukované na oxidovanou. Průběh a rychlost nitrifikace ovlivňují především koncentraci rozpuštěného kyslíku, pH, teplota a složení odpadní vody.

30

5.4.4. Denitrifikace Denitrifikace je biochemická redukce dusičnanů na oxidy dusíku a dále na elementární dusík. NO3- → NO2- → NO → N2O → N2 K redukci dusičnanů a dusitanů dochází za současného odbourávání organické hmoty. Z těchto důvodů se denitrifikace zařazuje před nitrifikaci (Aktivace s predenitrifikací), kde je dostatek organických látek. V opačném případě je nutné do denitrifikační zóny dodávat organický substrát např. v podobě metanolu. V průběhu denitrifikace se uvolňují hydroxidové anionty OH- , které mohou způsobovat značnou alkalitu, ty se ale neutralizují kationty H+ vznikajícími při nitrifikaci. Již z těchto důvodů jsou tyto biochemické pochody na sobě závislé a navzájem se doplňují. Vliv na denitrifikaci má především koncentrace rozpuštěného kyslíku, pH, teplota a typ substrátu. Vzájemná

kombinace

nitrifikace

s denitrifikací

je

také

důležitá

z technologického hlediska. Při samotné nitrifikaci působí nezredukované dusičnany problémy v dosazovací nádrži. V zahuštěné vrstvě aktivovaného kalu na dně nádrže se podmínky rychle mění z oxických na anoxické, tím dochází k denitrifikaci a uvolňovaný plynný dusík vynáší zahuštěný aktivovaný kal ke hladině. 5.4.5. Odstraňování fosforu Fosfor je důležitou živinou pro nižší i vyšší organismy, které je přeměňují na organicky vázaný fosfor. Je využíván zejména při růstu zelených vodních rostlin a má velký význam pro eutrofizaci vod. V pitné vodě nehraje významnou roli, protože je zdravotně nezávadný. V odpadních vodách se fosfor vyskytuje nejčastěji v těchto formách: Orthofosforečnany (soli kyseliny fosforečné, PO43-) Polyfosforečnany Organicky vázaný fosfor

Fosfor je možné odstranit dvěma způsoby: Chemické srážení 31

Tato metoda je založena na tvorbě nerozpustných fosforečnanů kovů např. Ca, Fe, Al, které většinou sedimentují s kalem. Podle místa dávkování pak rozlišujeme odstraňování fosforu předřazené, simultánní nebo zařazené.

Biologické odstraňování Biologická metoda spočívá ve schopnosti některých mikroorganismů (Poly-Pbakterie) akumulovat fosfor ve formě polyfosfátů. Aby tato akumulace proběhla, je nutná přítomnost kyseliny octové (CH3COOH) případně poly – β – hydroxymáselné (PBH). Kyselina octová a další mastné kyseliny vznikají v anaerobních podmínkách z organických látek při činnosti fermentativních bakterií, dále jsou pak uvnitř buněk syntetizovány na PBH. V oxickém prostředí slouží PBH jako zdroj uhlíku pro syntézu buněčné hmoty a zároveň jako zdroj energie pro syntézu polyfosfátů. Ze systému se takto akumulovaný fosfor odstraňuje s přebytečným kalem. Jako vhodný se tedy jeví systém aktivace s predenitrifikací, kde je předřazena ještě anaerobní zóna, která zajišťuje odstranění fosforu. Takový aktivační systém pak odstraňuje jak dusík, tak fosfor. [7]

5.5. Zpracování čistírenských kalů Kal - veškeré suspendované látky, které nezachyceny projdou hrubým předčištěním čistírny odpadních vod (lapákem štěrku, lapákem písku, česlemi apod.), případně vzniknou během vlastního procesu čištění odpadních vod, označujeme jako čistírenský kal. Podle místa vzniku nebo separace, dále podle procesu, kterým kal vznikl nebo prošel, ho označujeme. Druhy kalu

- primární (usazovací nádrže) -přebytečný (dosazovací nádrže)

Splaškové odpadní vody - 1 m3 kalu ≈ 500 EO nebo 100 m3 odpadních vod. Složení kalu je dáno složením surové odpadní vody a technologickými parametry procesů čištění. 5.5.1. Kalové hospodářství Úkolem kalového hospodářství čistíren odpadních vod je zajistit stabilizaci a hygienizaci produkovaného kalu tak, aby ho bylo možno zákonným a účelným 32

způsobem dále využít nebo ekonomicky únosným způsobem likvidovat. Vzhledem k tomu, že se v současné době významně zužuje počet legitimních možností nakládání s čistírenským kalem, stává se další významnou funkcí kalového hospodářství čistíren odpadních vod také snižování celkového produkovaného množství upraveného kalu na výstupu z čistíren odpadních vod. Nové technologie čištění odpadních vod, založené především na systémech nízko zatížených aktivací vedou k produkci kalu s vlastnostmi, které komplikují zásadním způsobem možnost využití většiny historicky ověřených, doposud ve značné míře rozšířených technologií a vynucují si jejich inovace a intenzifikace. Všechny uvedené skutečnosti jsou příčinou toho, že kalové hospodářství moderních čistíren odpadních vod může představovat až 40% celkových investičních nákladů a je nezanedbatelnou položkou i v provozních nákladech.

5.5.2. Zahušťování kalů Zahušťování kalu je proces, kterým se snažíme snížit obsah vody v kalu před jeho dalším zpracováním. Zahušťování kalu může mít zásadní technologický a ekonomický význam. V současné době je zahušťování kalu nezbytnou operací i na malých čistírnách odpadních vod. K zahušťování kalu používáme řadu metod založených buďto na prosté sedimentaci nebo na využití strojního zařízení. Na použité technologii je závislý konečný výsledek zahuštění kalu. Z technologického hlediska je za optimální stupeň zahuštění považována konečná koncentrace sušiny v rozmezí 4,5 – 6,0 % hmot. Vyšší koncentrace zahuštěného kalu jsou dosažitelné, ale mohou působit potíže s jeho čerpáním, obzvláště při použití odstředivých čerpadel. Dále jsou stručně uvedeny nejběžnější způsoby zahuštění kalu s uvedením výhod a oblastí využití. [7]

Způsoby zahuštění: -gravitační (kalová pole, kalojemy…) - strojní (odstředivka, flotace, atd..)

5.5.3. Stabilizace kalů Stabilizací kalu nazýváme proces, kterým upravujeme konečné vlastnosti kalu tak, aby dále nepodléhal spontánnímu samovolnému rozkladu. Ve většině případů se jedná o biochemický postup snižování obsahu zbytku snadno rozložitelných organických látek a tím i celkové koncentrace organické složky v kalu. Určení kritéria 33

stability kalu není jednoduché. V běžné provozní praxi býval za hranici stability kalu považován 50 %-ní podíl organické složky, stanovený jako ztráta žíháním. S postupným zaváděním nízkozatížených aktivací i u velkých čistíren odpadních vod nemůže toto kritérium stačit, protože čerstvý přebytečný kal odčerpávaný z takové aktivace nemívá někdy obsah organické sušiny významně vyšší, a přesto podléhá snadno anaerobnímu rozkladu. Z tohoto důvodu máme-li posoudit zda je kal stabilizován, musíme vzít do úvahy také dobu, po kterou již nebyl v přímém kontaktu s čerstvým substrátem. Obsah zbytkové organické sušiny je potom spíše pomocným kritériem. Doba potřebná ke stabilizaci kalu je závislá na použité metodě a je určena na základě empirických zkušeností. Stabilizovaný kal se nesmí spontánně rozkládat, nesmí zatěžovat okolí zápachem. Současně se stabilizací kalu klesá i obsah patogenních mikroorganismů a metoda stabilizace kalu může být zároveň metodou hygienizace kalu.

Způsoby stabilizace -

aerobní

-

anaerobní

Aerobní stabilizace kalu Aerobní stabilizace kalu je biochemický postup, kdy je v odděleném prostředí udržován přebytečný kal v oxických podmínkách. Tato metoda stabilizace je jednoduchá, ale je nutno počítat s ekonomickými náklady na aeraci. Kal musí být odděleně zpracován v provzdušňovaných nádržích po dobu nejméně 35 dní za podmínek, kdy se koncentrace kyslíku pohybuje v rozmezí 0,5 – 1,5 mg·l-1. Střední hydraulická doba zdržení větší než 45 dní neúnosně zvyšuje investiční i provozní náklady. Pro udržení výše popsaných provozních podmínek obvykle stačí přerušovaná středobublinná aerace s výkonem dmýchadel navrženým tak, aby se nádrž zároveň umíchala. Potom nemusí být řešeno mechanické míchání. Většího efektu se dosáhne při rozdělení potřebného objemu na dvě nádrže. Jejich sériovým propojením potom můžeme při vhodně řízeném procesu dosáhnout i vyššího stupně zahuštění. Metoda aerobní stabilizace kalu je vhodná i pro nejmenší čistírny odpadních vod. V současné době se tato metoda doporučuje pro čistírny odpadních vod s kapacitou 50 – 25000 EO, kde slouží uskladňovací nádrže zároveň k přechovávání kalu před dalším konečným

34

zpracováním, například na jiné větší čistírně s komplexním vystrojením kalového hospodářství.

Anaerobní stabilizace kalu Kaly (primární, sekundární) se ve větších čistírnách zpracovávají anaerobně. Je to relativně nejdokonalejší způsob jejich stabilizace, přičemž současně dochází i k hmotnostnímu a objemovému úbytku organické hmoty uvolněním velké části organického uhlíku v plynné formě (CO2, CH4) a uvolněním vody, původně vázané chemicky i fyzikálně. Dochází k potlačení ostatní fluory a fauny, která byla v kalu přítomna. Snížen je výskyt patogenních mikroorganismů. Pod pojmem kal rozumíme suspenzi pevných látek nazývaných sušina kalu. Pod pojmem surový kal rozumíme kal z čistírny odpadních vod, určený k anaerobnímu zpracování. Složení a obsah sušiny surového kalu závisí na původu kalu (druh kanalizace, složení odpadních vod, mechanický stupeň čištění, poměr mezi primárním a sekundárním kalem, apod.). V surovém kalu je poměr organických látek v sušině k anorganickým 2:1, po anaerobním zpracování 1:1. Účinnost stabilizace se hodnotí podle skutečného úbytku organické sušiny kalu. Stabilizovaný kal - obsah organických látek nižší než 50 %.[7]

Současný stav technologie V současné době se provozují dva způsoby anaerobního stabilizace kalu, a to: - nízko zatížená - vysoko zatížená

V čistírnách městských odpadních vod se vždy zpracovává směs primárního kalu a přebytečného aktivovaného kalu. Přebytečný aktivovaný kal se vede zpravidla z dosazovací nádrže do nádrže usazovací, kde se míchá s primárním kalem. Tento směsný kal je z usazovací nádrže obyčejně veden do zahušťovací nádrže, kde dochází k zahuštění sušiny kalu na požadovanou hodnotu. Zahušťovací nádrž má současně funkci zásobníku surového kalu pro anaerobní stabilizaci. V současné době se u nás ve většině případů provozuje anaerobní stabilizace při teplotách 30 – 35 °C. Vzhledem k intenzitě anaerobních procesů, hlavně při vysoko zatěžované anaerobní stabilizaci, se pracuje ve 35

dvou stupních, přičemž první stupeň je vyhřívaný a míchaný a slouží jako anaerobní reaktor, ve kterém probíhá vlastní proces anaerobní stabilizace. Druhý stupeň slouží jako uskladňovací nádrž, ve které doznívají anaerobní pochody a dochází k oddělení kalu od kalové vody. Kalová voda je vrácena do aktivační nádrže a stabilizovaný kal se vede k odvodnění. Anaerobní reaktory pro stabilizaci kalů Moderní konstrukce reaktorů vychází z požadavku maximální úspory tepla při jejich provozu. Z hlediska dobrého využití tepla je výhodný co největší objem reaktoru. Míchání reaktorů může být: -mechanické -recirkulací plynu -recirkulací kalu

Vyhřívání reaktorů je nejčastěji prováděno: a) Teplou vodou nebo párou a topnými tělesy uvnitř reaktoru. b) Teplou vodou nebo párou ve výměnících tepla vně reaktoru. Ohřívá se cirkulovaný surový kal. c) Přímým injektováním vodní páry buď přímo do reaktoru nebo do necirkulovaného kalu. d) Ponořenými plynovými hořáky (k ohřívání surového kalu).

Vlastnosti a zpracování anaerobně stabilizovaného kalu Dobře zpracovaný kal je nepáchnoucí, dobře odvodnitelný a z hygienického hlediska nezávadný. Vzhledem k příznivému obsahu organických a anorganických látek je kal po anaerobní stabilizaci vhodný pro použití jako hnojivo a to buď přímo nebo jako součást kompostu. Podporuje tvorbu humusu a upravuje strukturu půdy. Zemědělské využití však negativně ovlivňuje obsah těžkých kovů. Stabilizovaný kal se obvykle odebírá z druhého stupně reaktorů, po částečném odsazení kalové vody. Koncentrace sušiny tohoto kalu nepřesahuje 10 %. Z důvodů dalšího využití anaerobně stabilizovaného kalu je nutné odvodnění alespoň na koncentraci 25 - 30 %. 36

Bioplyn Bioplyn je produktem procesu anaerobní stabilizace kalů a anaerobního čištění odpadních vod. Vzhledem k vysokému obsahu methanu je cennou energetickou surovinou. Složení bioplynu: CH4 - 65 - 75 % CO2 - 25 - 35 % Výhřevnost bioplynu: 17 - 25 MJ.m-3 5.5.4. Hygienizace kalu Hygienizace čistírenských kalů je nezbytnou technologickou operací, která umožňuje jejich využití k zemědělským účelům, jako součást hnojiv nebo přímou aplikací, zapravením do zemědělské půdy. Zemědělské využití čistírenských kalů je totiž přirozeným zakončením koloběhu živin. Pokud nejsou čistírenské kaly zatíženy nepřiměřeným obsahem těžkých kovů z lidské činnosti, jsou pak pouze hygienická kriteria limitujícím faktorem jejich využitelnosti v zemědělství. Kaly z čistíren odpadních vod představují suspenzi pevných látek a agregovaných koloidních látek, které jsou z části původem z čištěné odpadní vody a z části vznikají při procesu čištění odpadních vod, v závislosti na použité technologii. Způsoby hygienizace: Tepelné zpracování kalu při vysokých teplotách Pasterizace kalu Chemická úprava kalu – vápnění Anaerobní termofilní metody zpracování Systém AEROTHERM Aerobní hygienizace vzduchem – systém FUCHS Kompostování AATS s čistým kyslíkem Speciální metody: ionizující záření, ozón, rozklad

37

5.5.5. Odvodňování kalu Odvodněním kalu rozumíme technologický postup při, které odstraňujeme z kalu vodu z cílem dosáhnout pevného stavu. Odvodněný kal je tedy rýpatelné konzistence, lze s ním manipulovat, nakládat ho a transportovat ho ve volně loženém stavu. Takové vlastnosti dosahujeme obyčejně při odstranění vody na hodnotu sušiny vyšší než 18 %. Takováto minimální sušina je například požadována při aplikaci odvodněného kalu v zemědělství. [7] Způsoby odvodňování: Přirozené - kalová pole - kalové laguny Strojní - odstředivky - kalolisy - sítopásové lisy -vakuové filtry

a)

b)

a - celoplášťová odstředivka PO 420 b - odstředivka Alfa - Laval AVNX 418 1 - nátok, 2 - odvodněný kal, 3 - kalová voda (fugát) Obrázek 15- schéma odstředivky

38

1 - filtrační buben s plachetkou 2 - pásmo nasávání 3 - pásmo odvodňování 4 tlakové pásmo 5 - kalová suspenze 6 - kalový koláč7 - odvodněný kal Obrázek 16- vakuový filtr

Obrázek 17- schéma automatického kalolisu LFAK 1000

1 - přítok kalu, 2 - odvodňovací zóna, 3 - odvodněný kal Obrázek 18- schéma sítopásového lisu CENED 2000

Kalová voda Množství: 0,1 - 0,4 % čištěných odpadních vod.

Tabulka 3- složení kalové vody

Ukazatel

Rozměr

Hodnota

BSK celk.

mg.l-1

200 - 2000

Veškeré látky

mg.l-1

900 - 3200

Nerozpuštěné látky

mg.l-1

200 - 2100

39

Amoniakální N

mg.l-1

440 - 700

Těkavé mastné kyseliny jako CH3COOH

mg.l-1

50 - 300

6 ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD V OBCI DO 10 TIS. EO Náměšť nad Oslavou se svými 5112 obyvateli leží na dolním toku řeky Oslavy v nadmořské výšce 365 m n.m. Místní jméno Náměšť je původem české. Označovalo se tak místo (sídliště nad řekou), kde bylo něco nashromážděno, naplaveno - písek, spraš, hlína. V současné době je však další rozvoj města limitován výstavbou nové čistírny odpadních vod. Náměšť má sice ČOV ze šedesátých let, kdy docházelo k masivní bytové výstavbě v souvislosti se zprovozněním vojenského letiště, ale jedná se o technologii, kterou není možné zintenzívnit. Město je součástí svazku obcí Vodovody a kanalizace Třebíč, pod jehož majetek spadá infrastruktura zásobování obyvatelstva pitnou vodou a odkanalizování a čištění odpadních vod. Provozovatelem výše zmíněných služeb je Vodárenská akciová společnost, a.s. Brno, divize Třebíč.

6.1. Stará čistírna odpadních vod Kanalizační čistírna v Náměšti nad Oslavou byla vyprojektována v letech 1957 – 58. Tato čistírna byla navržena jako experimentálně srovnávací s tehdejší brněnskou čistírnou, jelikož pro malé městské čistírny do 5000 ekvivalentních obyvatel nebyly známy specifické parametry pro plynové hospodářství. Čistírna byla navržena podle brněnského vzoru, z finančních důvodů však muselo dojít při výstavbě k omezení strojního zařízení, které k zahájení zkušebního provozu nebylo nutné. Při uvádění čistírny do provozu nebyl k dispozici provozní řád. Provoz měl být obsazen odbornými pracovníky z brněnské čistírny a na základě jejich zkušeností měl být vhodně doplněn a upraven brněnský provozní řád. Reorganizací majetkoprávních vztahů došlo k tomu, že následný provozovatel zahajoval zkušební provoz s neodbornými pracovníky a kalové a plynové hospodářství ČOV nebylo uvedeno do chodu. Zkušební provoz tohoto zařízení byl zahájen až na základě normy ON 73 6705 platné od 1. dubna. 1963. Do tohoto okamžiku byla ČOV řízena za pomocí dostupné literatury. “Je dobré, aby obsluhovatel tuto literaturu si přečetl a použil zkušenosti z vlastního provozu a porovnal objektivně pak uvedené náměty v této literatuře. Na základě zkušenosti co do rozsahu a velikosti čistírenských objektů dovedl učinit 40

spolehlivé závěry.” Tato slova se vyskytují i v aktuální podobě provozního řádu čistírny, kde současní odborní pracovníci nejen na základě spolehlivých závěrů zajišťují chod dle platné legislativy a plnění vodohospodářského rozhodnutí uděleného Městským úřadem Třebíč, odborem životního prostředí nejnověji v roce 2002. [1] Souhrnné technické parametry původní čistírny: Postavena v roce 1958; Počet napojených obyvatel, 6000 EO; Přítokové potrubí DN 500; Vypínací komora (rozdělovací); Přívodní žlab z vypínací komory, půlkruhový; Česle, česlice š = 1 cm, průliny š = 1,5 cm, sklon = 45°; Vertikální lapač písku s tangenciálním přítokem Venturiho žlab s ultrazvukovým čidlem; Kruhová usazovací nádrž, V = 137 m3, strojní stírání hladiny Vyhnívací komora s plovoucím plynojemem, V = 184 m3, plynojem V = 40 m3, přetlak 0,1 m vodního sloupce Usazovací nádrž vyhnilého kalu (uskladňovací), V = 81 m3, množství surového kalu 9 m3 za den, 4 věžové biofiltry Dosazovací nádrž, V = 127 m3, Kalová pole, 10 x 50 m2

6.1.1. Popis provozu ČOV je navržena pro čištění splaškových odpadních vod. Splaškové vody přitékají do čistírny stokou opatřenou přepadovou šachtou pro maximální přítok 90 l.s-1, která ústí do vypínací komory. Tento čtvercový objekt je opatřen dvěma ochrannými stavítky, která slouží k regulaci přítoku na ČOV. V případě překročení maximálního přítoku jsou odpadní vody odváděny přímo do vodoteče, t.j. řeky Oslavy, dříve přes chlorovací stanici. Odpadní voda vedena žlabem s polokruhovým dnem přechází přes hrubé česle, dále pak do vertikálního lapače písku s obtokem ošetřeného stavítkem. Po hrubém předčištění protéká odpadní voda přes měrné zařízení. Po pravé straně průtočného žlabu bylo instalováno součtové zařízení s dálkovým přenosem informací, jehož účelem bylo 41

v rozmezí změny hladin registrovat průtočné množství vody od 0 – 100 l·s-1. Toto zařízení bylo v roce 2002 nahrazeno stabilním systémem měření průtoku a proteklého množství, který sestává z Venturiho žlabu a snímacího zařízení s ultrazvukovým čidlem.

1……vypínací komora

8……věžové filtry

2……česle

9……dosazovací nádrž

3……lapák písku

10….kalová pole

4……měrný objekt

11….škvárový filtr

5……usazovací nádrž

12….chemická úprava

6……čerpací stanice s anaerobním reaktorem

13.…základy pro kompresor

7……usazovací nádrž II.stupně

14….hořák zbytkového plynu

Obrázek 19 - zjednodušené schéma ČOV Náměšť nad Oslavou

Z následující usazovací nádrže je možné odsazenou kalovou vodu při dostatečném ředění odvádět potrubím I do šachty a odtud přes bývalou chlorovací stanici do recipientu. Usazovací nádrž kruhového tvaru je vybavena strojním stíráním kalu a plovoucích nečistot. Usazený kal se odvádí potrubím III do kalové jímky, odkud se přetlakem vypouští do čerpací kalové jímky. Plovoucí nečistoty jsou samospádem taktéž odváděny do čerpací kalové jímky. Odsazená voda z usazovací nádrže je vedena potrubím II do čerpací jímky a poté přečerpána potrubím VIII na věžové rychlofiltry. Zde je rozstřikována pomocí skrápěče na kameninovou náplň filtru. U vysokozátěžových biofiltrů průtok vody nemá přesahovat 0,8 m3.m-2 za h při zátěži do 700 g BSK5 na m3 za den. Z provozního řádu ČOV Náměšť nad Oslavou lze 42

vyčíst: “Povrchové zatížení má být nejméně 1,5 – 2,0 m3.m-2 za h. Biologické filtry uspokojivě pracují při zatížení 3500 g BSK5 na m3 náplně za den.” Je zřejmé, že po více než 40 letech se rozdíly v doporučených projektových charakteristikách značně liší. Přitom optimální zatížení filtru je rozhodující pro kvalitu čištěných odpadních vod vypouštěných do vodoteče. Při malém povrchovém zatížení filtru nestačí voda k vyplavování zachyceného kalu mezi zrny náplně a ta se zanáší, naopak při velkém zatížení lze na náplni jen s obtížemi zaručit potřebnou vrstvu biologického povlaku. Protože by na náměšťské ČOV množství samotné odpadní vody při dodržení objemového zatížení nestačilo k dosažení optimálního povrchového zatížení, musí se část vyčištěné vody vracet zpět do systému. Vracení vody na filtry má nejen hydraulický účinek, ale mísením surové odpadní vody s již částečně vyčištěnou vodou se stabilizuje koncentrace znečištění na filtru a omezí se vliv kolísání kvality vody. Při malé recirkulaci je navrácena voda z odtoku dosazovací nádrže do čerpací jímky před biologické filtry. Malá recirkulace je ovládána automaticky plovákovým ventilem. Při velké recirkulaci se odebírá voda spolu s usazeným kalem ze dna dosazovací nádrže a vrací se před vtok do nádrže usazovací.

Obrázek 20- biologický stupeň čištění Z věžových filtrů odtéká voda do dosazovací nádrže, odtud při dostatečném průtoku čistírnou do šachty č. 4 a do recipientu. Očištěná voda při nedostatečném průtoku necirkuluje potrubím IX do jímky na odsazenou vodu. Kal z čerpací jímky je čerpán do vyhnívací komory objektu plynového hospodářství. Surový kal z usazovacích a dosazovacích nádrží se zpracovává tak, že se zmenší jeho objem a odstraní hnilobnost. Po fázi kyselého kvašení a následně alkalického hnití dochází ke vzniku methanu a kyseliny uhličité, těchto plynů se v prostoru čistírny využívá pro ohřev. Vyhnilý kal se přepouští do uklidňovací nádrže. Oddělený kal od 43

kalové vody se uskladňuje na kalových polích. Kalová voda je odváděna z uskladňovací nádrže potrubím VII na škvárový filtr, odkud je možné vodu pouštět do recipientu nebo na přítok do ČOV před lapák písku. Na ČOV Náměšť nad Oslavou je umístěna nádrž na 3 m3 síranu železitého, jehož příměsí do odpadních vod se zvyšuje účinnost odstraňování Pcelk a znečištění v ukazateli CHSKCr. Dávkovacím čerpadlem se dávkuje před usazovací nádrž 40 ml síranu železitého za minutu. [1]

6.1.2. Účinnost ČOV Z hlediska koncentračních limitů na odtoku z ČOV bylo ve většině odebraných vzorků splněno vodohospodářské rozhodnutí. V ojedinělých případech dochází k překročení v ukazatelích BSK5, CHSKCr, NL. Účinnost při odstraňování CHSKCr se výrazně zlepšila po instalaci zařízení na dávkování síranu železitého (PREFLOK). Koncentrace N-NH4+ na odtoku je horší přítoku z důvodu zahnívání způsobeném nedostatečným odtahováním surového kalu z usazovací nádrže. Za sledované období v letech 1997 – 2002 byla čistírna průměrně hydraulicky zatížena na 113% s látkovým zatížením BSK5 64%. Účinnost čištění odpadních vod v jednotlivých ukazatelích sledovaných dle VHR je uvedena v Tabulce 4

Tabulka 4- účinnost čištění ČOV

Rok

Q m3/rok

BSK5 [mg/l] P

N-NH4+ [mg/l]

CHSKCr [mg/l] NL [mg/l]

O

E[%] P

O

383895 254

44

82.8

348

384694 279

57

79.6

344232 189

42

2000 384532 215

26

E[%]

P

O

E[%]

P

O

E[%]

164 52.9

346

52

85.1

24

29

-19.0

424

180 57.5

209

61

71.0

38

12

67.2

77.9

408

100 75.5

166

41

75.2

33

28

14.1

87.9

463

87

175

32.7 81.3

33

29

11.9

1997

1998

1999

44

81.2

2001 357089 159

22

86.4

327

89

72.8

147

29

80.6

29

30

-4.5

412691 152

21

86.1

317

75

76.3

152

24

84.0

26

30

-15.4

349800 254

28

89.1

886

120 86.5

207

32

84.3

28

36

-26.6

2004 381508 216

25

88.5

440

104 76.4

174

30

82.6

23

33

-45.9

2002

2003

27 2005 693500 169

30

82,2

367

111 69,6

168

34,5 79,5

22,7

-19,9 25

2006 554508 140

26,5 81,1

317

111 64,9

84,16

136

30,3 77,7

71,36

21,6

79,77

V polovině roku 2002 bylo pro ČOV Náměšť nad Oslavou vydáno nové vodohospodářské rozhodnutí. Přípustné hodnoty koncentrací pro rozbory směsných vzorků vypouštěných odpadních vod byly stanoveny takto: BSK5 = 80mg.l-1, CHSKCr = 170 mg.l-1, NL = 90mg.l-1, N-NH4+ = 50mg.l-1. Ode dne platnosti VHR nebyly limity překročeny v jeho maximálních přípustných hodnotách „m“ ani v ročních bilančních hodnotách. Odběry a následné rozbory 24 hodinových směsných vzorků odpadních vod zajišťují pracovníci akreditovaných laboratoří LOV Moravské Budějovice.

6.2. Situace čištění odpadních vod od roku 2006 6.2.1 Nová ČOV a kanalizace Město je producentem odpadních vod, které jsou odváděny na stávající, nevyhovující ČOV, která byla popsána v předcházející části, jejíž rozšíření, resp. intenzifikace, nelze provést vyhovujícím způsobem. Recipientem je řeka Oslava. Tato vodoteč ovlivňuje především kvalitativní poměry v toku Jihlava a dále Dyje, v jejímž povodí se nachází. 45

-17,7 -5,58

Nová čistírna odpadních vod je situována na pravém břehu řeky Oslavy, přibližně 150 m pod stávající. Jedná se o mechanicko - biologickou ČOV se systémem oběhové aktivace s nitrifikací a simultánní denitrifikací. Celá ČOV resp. její hlavní biologická část, včetně příslušné strojně technologické instalace, je řešena jako podzemní, umístěna v uzavřeném objektu. Ostatní provozy jsou umístěny v objektu provozní budovy. Veškeré prostory jsou odvětrávány ventilací, přes dezodorační biofiltry.

ČOV je

technologicky rozdělena na část mechanickou, biologickou a kalové hospodářství. Mechanická část- hrubé předčištění sestává z čerpací stanice, jímky fekálií, dešťové zdrže s měřením průtoku vyčištěné vody a povodňovou ČS. Kalové hospodářství tvoří dvě sériově provozované uskladňovací nádrže, strojní odvodnění kalu a hygienizace kalu vápněním.

Hodnoty průtoku odpadních vod na ČOV Náměšť nad Oslavou Qprům. - 17,6 l·s-1 - 55,6 l·s-1

Qmax.

Garantované parametry na odtoku BSK5

- hodnota „p“ = 15 mg·l-1, hodnota „m“ = 25 mg·l-1

CHSKCr

- hodnota „p“ = 70 mg·l-1, hodnota „m“ = 100 mg·l-1

NL

- hodnota „p“ = 15 mg·l-1, hodnota „m“ = 25 mg·l-1

N celk.

- hodnota „p“ = 15 mg·l-1, hodnota „m“ = 25 mg·l-1

Vodohospodářské limity pro vypouštění odpadních vod pro Náměšť nad Oslavou jsou následující: BSK5

- hodnota „p“ = 15 mg·l-1, hodnota „m“ = 25 mg·l-1, * bilance: 6650 kg za

rok CHSKCr - hodnota „p“ = 70 mg·l-1, hodnota „m“ = 100 mg·l-1, * bilance: 30 500 kg za rok NL

- hodnota „p“ = 15 mg·l-1, hodnota „m“ = 25 mg·l-1, * bilance: 6650 kg za

rok

46

N – NH4 - hodnota „p“ = 10 mg·l-1, hodnota „m“ = 15 mg·l-1, * bilance: 4440 kg za rok P celk.

- hodnota „p“ = 2 mg·l-1, hodnota „m“ = 4 mg·l-1, * bilance: 1000 kg za rok

Pro kontrolu jakosti vypouštěných odpadních vod se stanovuje provádět rozbor 24 hodinového směsného vzorku, získaného sléváním 12 objemově stejných dílčích vzorků odebíraných v intervalu 2 hodin v měrném žlabu . Četnost odběru vzorků odpadních vod je stanovena min. 12 x ročně tak, aby byly rovnoměrně rozloženy v průběhu roku. V kontrolních vzorcích budou stanovovány ukazatele: BSK5, NL, CHSKCr, N-NH4 a Pcelk.. [5]

6.2.2. Základní údaje: Počet ekvivalentních obyvatel 8000 EO (60g na obyvatele a den- dle nařízení vlády 61/2003 Sb.) Počet napojených obyvatel - 5.500 obyvatel Průmysl -1.000 EO Výhled - 1.500EO

Množství odpadních vod - obyvatelstvo

720,0 m3.d-1

- průmysl

120,0 m3.d-1

- výhled

120,0 m3.d-1

- balastní vody 25% 240,0 m3.d-1 Celkem

Q24 = 1200 m3.d-1

Roční množství odpadních vod

Qr = 438.000 m3 .d-1

Denní maximum

Qr = 1.519,2 m3.d-1

Hodinové maximum

Qh = 114,1 m 3. d-1

Koeficient maximálního průtoku

4,0

Maximální průtok

Qmax = 55,6 l.s-1

Maximální dešťový průtok

Qdešť max = 165,5 m3 . h-1

Minimální průtok

Qmin = 33,0 m3 . h-1[6] 47

6.2.3. Provozní soubory Mechanický stupeň:

Čerpací stanice odpadních vod Odpadní vody jsou na čistírnu přivedeny jednotlivým kanalizačním sběračem DN 600 do vstupní čerpací stanice. Na nátoku v čerpací jímce je instalován česlicový koš pro zachycení hrubých nečistot. Čerpací stanice je osazena třemi ponornými kalovými čerpadly pro čerpání splaškových vod a třemi kalovými čerpadly pro čerpání dešťových vod. Ovládání čerpadel je automatické od provozních hladin. Je navrženo střídání pořadí chodu čerpadel. Každé čerpadlo je vybaveno nerezovým výtlačným potrubím, uzavírací armaturou a zpětnou kulovou klapkou. Výtlaky čerpadel jsou svedeny do dvou samostatných potrubních větví, splaškové vody do DN 250 a dešťové vody do DN 500. Pro manipulaci s čerpadly a česlicovým košem slouží otočné zvedací zařízení s elektrickým kladkostrojem.

Jímka na fekálie Vedle čerpací stanice je přičleněna jímka na dovážené fekálie. Na nátoku je vybavena česlicovým košem. Obsah je možno homogenizovat míchadlem. Obsah je gravitačně přepouštěn do vstupní čerpací stanice přes hradítko s elektrickým pohonem DN 150.

Dešťová zdrž Je obdélníková nádrž s vysypaným dnem k přítoku a s osazeným šoupátkem s elektrickým pohonem, pro gravitační vyprázdnění zdrže do vstupní čerpací stanice. Voda z dešťové nádrže se musí vypustit zpět do čerpací stanice do 8 hodin po dešti.

Mechanické předčištění Odpadní voda je čerpána ze vstupní čerpací stanice v objektu hrubého předčištění přes strojně stírané česle s průlinami 6 mm do lapáku písku. Při poruše nebo odstavení strojních čelistí se kanál uzavře hradítky a odpadní voda protéká kanálem s ručně stíranými čelistmi s průlinami 20 mm.

48

Shrabky ze strojních čelistí padají do šnekového dopravníku s odvodněním. Odvodněné shrabky česlí padají do šnekového dopravníku s odvodněním. Odvodněné shrabky padají do připraveného kontejneru. Součástí hrubého předčištění je lapák písku. Usazený písek je z lapáku těžen automaticky pomocí mamutky do separátoru písku, kde se separuje písek od vody. Vytěžený písek je shromažďován v kontejneru. Jako zdroj vzduchu pro lapák písku slouží automatická kompresorová stanice.

Biologický stupeň a srážení fosforu: Aktivační nádrže Z mechanického předčištění přitékají odpadní vody přes rozdělovací objekt s trojúhelníkovými přelivy, do dvou aktivačních nádrží. Aktivační nádrže jsou provzdušňovány jemnobublinnými aeračními elementy. Jako zdroj tlakového vzduchu jsou použita dmychadla. Aktivační nádrže jsou míchány ponornými pomaluběžnými míchadly. V aktivačních nádržích probíhá simultánně

nitrifikační a denitrifikační

proces. Chod aerace (nitrifikace) a chod míchadel (denitrifikace) probíhá na základě měření koncentrace rozpuštěného kyslíku v nádrži. Pro manipulaci s míchadly slouží přenosné zvedací a zařízení s vrátkem

Stanice stlačeného vzduchu, kalová čerpací stanice Jako zdroj tlakového vzduchu pro aktivace jsou použita rotační objemová dmychadla s regulací otáček pomocí frekvenčního měřiče. Dvě dmychadla jsou provozní a na jedno je nainstalovaná rezerva. Sedimentující kal z dosazovacích nádrží je čerpán kalovými čerpadly jako vratný kal do rozdělovacího objektu jako přebytečný kal. Čerpané množství vráceného a přebytečného kalu je měřeno indukčními průtokoměry a je řízeno automaticky v závislosti na množství odpadních vod a kalového indexu

Dosazovací nádrže Aktivovaná směs z aktivačních nádrží přepadá do spádové šachty, dále přes sběrné potrubí a uzavírací armatury do dvou dosazovacích nádrží o průměru11 m. Armatury slouží k odstavení a provozování do kříže. Dosazovací nádrže jsou vybaveny odtokovým žlabem po obvodě nádrže s nornou stěnou proti vyplavení plovoucích nečistot. 49

Hlavní strojní skupiny nádrže jsou: Nosný sloup s uložením středu Flokulační válec Most s pojezdem Stírání dna Vybavení dosazovací nádrže Stírání hladiny Elektroinstalace

Chemické hospodářství- Dávkovací jednotka je umístěna v armaturní komoře kalového hospodářství. Je tvořena dávkovým čerpadlem a ručním nastavením dávky, umístěným na konzole na stěně a zásobní dvouplášťovou plastovou nádrží. Sání čerpadla hadičkou je napojeno na zásobní nádrž, výtlak je osazen přetlakovým ventilem a je veden chráničkou do soutokové - odplyňovací jímky za aktivacemi, kde je rozdělen do dvou aktivačních nádrží.

Povodňová čerpací stanice Při zvýšení hladiny v toku nad danou hladinu, se automaticky uzavře gravitační odtok a vyčištěná voda bude do odtoku přečerpána.

Kalové hospodářství: Zahuštění přebytečného kalu tlakovou flotací- přebytečný kal je přiváděn do suterénu provozního objektu- armaturní komory uskladnění, kde je umístěna flotační jednotka. Zahuštěný kal stíraný z hladina flotátoru a jeho odkalení zajišťované el. šoupátkem jsou svedeny do plastové záchytní nádrže odkud je obsah cyklicky čerpán vřetenovým čerpadlem do uskladňovacích nádrží.

Uskladňovací nádrže kalu Jsou

dvě

nadzemní,

kruhové,

železobetonové

a

rovněž

zakryté.

A

zakomponované do provozního objektu. Velikost nádrží uvažuje uskladnění na dobu 40 dní, s procentem zahuštění 4 – 5% sušiny. Nádrže budou míchané a stabilizované vzduchem, středobublinnou aerací. 50

Odvodnění a hygienizace kalu Je umístěno v provozním objektu. Součástí tohoto souboru, je zařízení pro přípravu a dávkování flokulantu do přívodního potrubí na odvodňovací zařízení. Kalová voda je odvedena do nátoku před rozdělovací objekt aktivačních nádrží. Odvodnění kal bude hygienicky zabezpečen. Hygienizovaný kal je dopravníkem odveden do kontejnerů v prostoru mezideponie, nebo do jiného prostředku odvozu. Veškeré prostory hygienizace a mezideponie, jsou bezpečně nuceně ventilovány přes dezodorizační filtry. Větrání je s možností až 4 násobné výměny vzduchu.

Dezodorizace Dezodorační biofiltry, 5 ks, jsou tvořeny vanou a víkem, náplň filtru je tvořen kůrou, rašelinou a mletým vápencem. Dezodorovaný vzduch vystupuje přímo do ovzduší, vysrážená voda je odvedena do čerpací stanice.

Filtrace vzduchu Všechny objekty s čistírenskou technologií jsou v uzavřených objektech. Tyto objekty jsou opatřeny nucenou ventilací s čištěním ventilovaného vzduchu.

Kanalizace Kanalizace je vybudována převážně z trub betonových. Na čistírnu je napojena jednotná kanalizace o celkové délce 7328,2 m. Z toho 2021,8 m je nová gravitační kanalizace a 346,8 m výtlaků kanalizace v rámci stavby projektu „ Ochrana vod povodí řeky Dyje“ [5] 6.2.4. Účinnost nového provozu Tabulka 5- účinnost čištění nového provozu 2007-ZKUŠEBNÍ PROVOZ BSK5 PRŮMĚRpřítok PRŮMĚR-

193,80 3,7

CHSK

451,90 37,9

NL

N-NH4

Nc

Pc

212,00

31,90

44,60

5,90

8,9

1,3

5,7

1,0

51

odtok ÚČINNOST

% 98,09

% 91,61

%

%

%

%

95,80

95,92

87,21

83,05

97,59

97

81,14

88,68

2008-NORMÁLNÍ PROVOZ ÚČINNOST 97,98

91,76

V tabulce číslo 5 je zahrnut zkušební provoz nové čistírny odpadních vod, který probíhal od listopadu 2006 do prosince 2007, vypočítala jsem průměrné hodnoty z přítoku přicházející na ČOV a odtoků, z nich byla posléze vypočítána účinnost. Vidíme, že účinnost je velice dobrá a je daleko vyšší než účinnosti starého provozu, které jsou ukázány v tabulce č. 4..Dále tabulka ukazuje také normální provoz od ledna do února tohoto roku, účinnosti jsou zase velice dobré. Nová

ČOV

splňuje

všechny

stanovené

limity,

které

nám

byly

Vodohospodářským úřadem stanoveny. Při srovnání čištění odpadních vod se starou a novou ČOV, vidíme, že účinnosti nové linky jsou oproti staré vyhovující, a proto nejsou potřeba další úpravy v technologiích. Při provozování nové ČOV je vždy velice důležité nastudovat si provozní řád a řídit se podle něj, je také potřeba zaměstnávat jen lidi, které dané věci rozumí. Znečištění, které jde na technologickou linku ČOV může ve městech ovlivňovat průmysl, zemědělství, když jsou kolem města soustředěna pole, dále znečištění ovlivňuje městská vybavenost ranní a odpolední špičky a jistě tomu přispívá i roční období.

52

7 ZÁVĚR Metody čištění odpadních vod, které se běžně používají v městských ČOV bývají tyto: (a) Primární čistění - cezení a sítování - sedimentace a flotace - flotace rozpuštěným vzduchem - úprava pH a neutralizace - odstřeďování (b) Sekundární čistění 1. Chemické - koagulace, vločkování, srážení spojené se sedimentací, filtrací a/nebo flotací 2. Biologické - biologické filtry - anaerobní čistění (vyhnívání) - aktivované kaly a provzdušňovací laguny - prodloužené provzdušňování - nitrifikace a denitrifikace - postřik pozemků (závlahy) (c)Terciární čistění - filtrace, koagulace, srážení

Pro návrh procesu čištění je rozhodující druhové zastoupení a forma výskytu jednotlivých znečišťujících látek, které se mohou vyskytovat v rozpuštěné či nerozpuštěné formě. Jelikož hranice, kdy je možno látku považovat za rozpuštěnou, koloidní či nerozpuštěnou, je obtížněji sledovatelná, používá se v technologii vody a v hydrochemii termín látky filtrované a nefiltrované, s udáním porozity filtrační membrány, kdy za mezní velikost pórů je nejčastěji používána hodnota 4. K oddělení hrubě dispergovaných částic je nutná úprava vod chemickou cestou, aby bylo možno tyto látky oddělit z odpadní vody. Stejně je tomu i v případě rozpuštěných látek, které se v naprosté většině čistících procesů převádí nejdříve do nerozpuštěné formy s následnou separací pevné složky např. sedimentací, filtrací. U látek oxidačních či redukčních je pro separaci jejich škodlivého působení užívána redukce či oxidace chemickou cestou. 53

Jsou-li v odpadních vodách přítomné organické látky, je problematika jejich čištění složitější, neboť volba procesu čištění závisí na ekologických charakteristikách těchto látek. Těmito základními vlastnostmi jsou biologická rozložitelnost a akutní toxicita, které určují vliv látky na životní prostředí i na mikroorganismy používané běžně pro čištění odpadních vod organicky znečištěných. Dříve se v Náměšti nad Oslavou nacházel významnější průmysl, který velice ovlivňoval znečištění přicházející na ČOV. Byly to zejména podniky: BYTEX- koberce ( zde probíhalo barvení koberců, vždy po barvení to bylo patrné ze zbarvení řeky) KRAS-oděvní průmysl VELAMOS-výroba kol LIDUNAS- nábytkářský průmysl STÁTNÍ ZEMĚDĚLSKÝ STATEK Stará ČOV byla nevyhovující, stávající zařízení se nedala používat pro nové technologie a už vůbec se nedala rekonstruovat za provozu pro nedostatek místa. Prakticky bylo nutné vyměnit vše. Provozovat čistírnu, čistit odpadní vody a vyměnit jen technologii vůbec nešlo. Technologie použitá na staré ČOV pocházela z konce 50-tých let a v dnešní době jsme v tomto směru přece jen trochu dál. Stávající objekty pro nové technologie

nevyhovovaly.

Dnes

platí

jiné

zákony

a

jiné

limity

pro

vypouštění odpadních vod. Z toho musel projektant vycházet. Navíc nebylo možné vypouštět odpadní vody nečistěné přímo do řeky. Jediné o čem se rozhodovalo, bylo umístění nové ČOV. Jedna varianta byla ta, kde dnešní čistírna stojí a druhá

byla

umístit

čistírnu

o

kilometr

níž

po

toku,

buď

na

levou

nebo pravou stranu řeky. Ale to by znamenalo vést hlavní sběrač podél řeky a nebo prorazit štolu přes svah pod českými drahami v místě co je dnes nová ČOV. To by však znamenalo nárůst ceny o miliony korun. V té době ale město nevědělo, že dostane dotace od Evropské unie, a tak se vybrala ta levnější varianta. Stará čistírna se provozovala do té doby než se postavila nová a pak se jen přepojila. Teprve potom byla stará ČOV postupně vybourána. Jako technická památka ze staré ČOV byly zachovány 2 ze 4 Schulzových biofiltrů. Celkové náklady na novou čistírnu odpadních vod v Náměšti nad Oslavou činily 92,865.519,- Kč, dotace z Evropské unie a Státního fondu životního prostředí byly 54

72,436.852,-Kč a vlastní zdroje města Náměšť nad Oslavou a Vodovodů a kanalizací, svazku obcí se sídlem v Třebíči byly 20,428.667,- Kč. Dnes už se v obci nachází jen drobný průmysl- výroba nábytku, drobné provozovny a běžná občanská vybavenost, díky kterým se nepředpokládá významný vliv znečištění na technologický proces nové ČOV. Kdyby v budoucnu nedocházelo ke zvýšení přítoku na ČOV, např. díky přívalovým dešťům, dále kvůli napojení více obyvatel,…., měla by určitě nová čistírna odpadních vod v Náměšti nad Oslavou splňovat všechny předepsané limity.

55

8 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY [1] Archiv Náměšť nad Oslavou

[2] Dolejšová J., Marek Z., Hejtmánková A., Mader P., Chemie 1. Vybrané kapitoly z obecné, anorganické a analytické chemie. Skripta ČZU v Praze, Praha 2000

[3] Hlavínek P., Mičín J., Prax P., Stokování a čištění odpadních vod, Brno 2003

[4] Pošta J., a kolektiv, Čistírny odpadních vod, 2005

[5] Provozní řád ČOV Náměšť nad Oslavou

[6] Stavební plány ČOV Náměšť nad Oslavou

[7] Vítěz T., Machala M., Studijní materiály

WWW stánky: [8] http://www.ekotechnickemuseum.cz/historie.htm

[9] http://www.env.cz/AIS/web.nsf/pages/voda

[10] http://www.mver.cz/sbirka

[11] http://www.mze.cz/Index.aspx?deploy=600&typ=2&ch=79&ids=600&val=600

56

9 PŘÍLOHA

57

Ukázka staré ČOV

58

Výstavba nové ČOV

Dosazovací nádrž

59

Aktivační nádrž

Dešťové nádrže

Uskladňovací nádrže kalu 60

Pohled na novou ČOV

Dosazovací nádrž- venkovní pohled 61

Dosazovací nádrž- vnitřní pohled

Aktivační nádrž 62

Odtok z ČOV

63