MINIMALIZACE VZDUŠNÉHO SPADU V OBJEKTECH S AKUMULACÍ PITNÉ VODY RNDr. Jana Říhová Ambrožová, Ph.D.1), Jaroslav Říha2), Ing. Jana Hubáčková CSc.3), doc. Ing. Iva Čiháková, CSc.4) 1)
VŠCHT, Ústav technologie vody a prostředí Technická 3, 166 28, Praha 6, e-mail:
[email protected]
2)
SčVK, a.s., závod Most, Dělnická 14, 434 01 Most, e-mail:
[email protected]
3)
Výzkumný ústav vodohospodářský T.G.M. VVI Podbabská 30, 160 62 Praha 6, e-mail:
[email protected]
4)
ČVUT Praha, Fakulta stavební, katedra zdravotního a ekologického inženýrství Thákurova 7, 166 29 Praha 6, e-mail:
[email protected]
______________________________________________________________________ Stručný nástin problému V roce 2005, po úspěšném výběrovém řízení veřejné soutěže NAZV a rozhodnutí o financování a podpoře ve výzkumu při řešení projektu s hlavní prioritou řešení degradace jakosti pitné vody při její akumulaci, pracoviště VÚV T.G.M., VŠCHT ÚTVP a ČVUT FSV zahájila řešení projektu s cílem zamezení nežádoucích organoleptických závad akumulované vody, která je zhoršována v důsledku nedostatečného zabezpečení funkce objektu. Účelem projektu 1G58052 „Výzkum řešení degradace jakosti pitné vody při její akumulaci“ je definování těch vnějších i vnitřních klíčových faktorů, které mají vliv na udržení jakosti vody v akumulaci a dále pak v distribuční síti. Zásobní akumulace jsou navrženy, budovány a provozovány tak, aby se zabránilo kontaminaci nebo jiným chemických, fyzikálním a biologickým změnám škodlivým pro jakost vody (směrnice rady 98/83/ES z 3. listopadu 1998 o jakosti vody určené k lidské spotřebě). Účelem zásobních vodojemů je akumulovat objem vody potřebný pro zásobování uvažovaného zásobovacího pásma vodou. Po dosažení tohoto cíle musí plnit následující funkce: • vyrovnávat rozdíl mezi přítokem a odběrem vody a pokrývat špičkové odběry vody; • udržovat požadovaný tlak systému rozvodu vody; • udržovat rezervu pro případ přerušení dodávky z vodárenských zařízení a poruch na rozvodném systému vody; • poskytnout vodu pro požární účely v souladu s místními předpisy. Při distribuci vody je vodojem jedním z klíčových prvků, které mají potenciální vliv na sekundární kontaminaci pitné vody dodávané spotřebiteli. Vlivem nižší spotřeby pitné vody a delší doby zdržení, vlivem vzdušné kontaminace a tvorby bakteriálních nárostů na smáčených stěnách v místě kulminace (pohybu) hladiny v akumulacích vodojemů, dochází zjm. ke zhoršení biologických ukazatelů jakosti pitné vody (hygienické mikrobiologické ukazatele dle vyhlášky MZd. č. 252/2004 Sb. v platném znění).
167
S přívodem a odvodem vzduchu, který je umožněn konstrukcí systému odvětrání (přirozené či nucené), souvisí pohyb hladiny vody. Je nutné zabezpečit jakost přiváděného (odváděného) vzduchu do (ze) zásobního vodojemu a zajistit jeho kontrolu, např. osazením filtračních tkanin do větracích otvorů a jejich včasná výměna. Metodika sledování V rámci projektu 1G58052 jsou vybrané lokality vodojemů navštěvovány v době před jejich čištěním. Metodika způsobu odběru vzorků stěrů molitanem pro hydrobiologické posuzování kontaminace a dále pak i způsob odběru pomocí tzv. pádlových testerů byly detailně popsány např. ve sborníku Vodárenská biologie 2007 [1]. Výsledky stupně mikrobiální kontaminace zjištěné pomocí pádlových testerů, byly porovnávány s výsledky zjištěnými kultivací na selektivních agarových plotnách. Z výsledků byla zjištěna věrohodnost a dostatečná interpretace v případě používání pádlových testerů, nicméně o věrohodnosti použité metody dostatečně referovala již RNDr. Dana Baudišová, Ph.D. [2]. V průběhu roku 2007 lokality, které byly v rámci projektu navštíveny podruhé, byly vzorky stěrů odebírány z vícero míst – ze dna objektu, z pravé stěny, z levé stěny, na odtoku a ze sloupu (pokud v objektu byl, jinak byl volen jiný typ vzorku, např., na přítoku, či vzorek vody, sedimentu, apod.). Příklad jedné sledované lokality uvádí tabulka 1, kde je současně patrné, že paralelní sledování míst v rámci jedné lokality je opodstatnělé. Tabulka 1. Souhrnné výsledky z mikrobiologických a hydrobiologických rozborů stěrů Lokalita/ TB 36°C Typ vzorku Titr 104 Odtok 101 Sloup 102 Dno 101 Pravá stěna 102 Levá stěna
Mikrobiologické ukazatele TB 22°C COLI DEZ Titr Titr Titr 4 10 0 102 2 10 0 102 3 10 0 102 2 10 0 0 103 0 0
MI Titr 0 101 0 0 0
Hydrobiologické ukazatele MMO ABUN ŽMO org·ml-1 % org·ml-1 100 800 >40 0 0 10 0 1 000 40 0 4 400 20 0 500 20
Zkratky použité v Tabulce 1., 2. a 3.: TB 36°C ... celkové aerobní organismy stanovené při 36 °C, TB 22°C ... celkové aerobní organismy stanovené při 22 °C, COLI ... koliformní bakterie, DEZ ... kontrola dezinfekce, MI ... mikromycety (kvasinky, plísně), ŽMO ... živé mikroorganismy, MMO ... mrtvé mikroorganismy, ABUN ... abundance biosestonu nezahrnutého do celkového počtu mikroorganismů. Z našeho rozsáhlého ročního sledování jsme na základě výsledků hydrobiologických a mikrobiologických rozborů dospěli následně k doporučeným limitům pro typ vzorku stěr. Tabulka 2. Návrh na doporučené limity pro typ vzorku stěr, popř. otisk (u pádlového testeru) Mikrobiologické ukazatele TB 36°C TB 22°C
COLI
DEZ
Hydrobiologické ukazatele MI
ŽMO -1
MMO -1
ABUN
Titr
Titr
Titr
Titr
Titr
org·ml
org·ml
%
0-102
0-103
0
0-102
0-101
0
Nemá smysl
Nemá smysl
168
U ukazatele MMO a ABUN nemá smysl určovat doporučené limity, protože jejich úroveň je značně ovlivněna metodou odběru, místem odběru a lokalitou, na které je odběr prováděn (včetně provozu a manipulací v objektu). Navíc hodnocení abiosestonu je subjektivní metodou, která může být examinátorem nadhodnocována. Aby mělo naše sledování, hodnocení a následná doporučení význam pro provozovatele, je potřeba se zaměřit na řešení problematiky vzdušné kontaminace. A to nejen na konstatování stávajícího stavu, ale hlavně na jeho řešení. Při řešení problematiky vzdušné kontaminace můžeme vycházet i z několikaletých zkušeností při provádění auditů vodárenských společností. Tyto zkušenosti jsou uvedeny v textu dále. To, že je sekundární kontaminace akumulované pitné vody významná, prokazují i závady, které byly zjištěny při hydrobiologickém auditu společností s podzemními zdroji surové vody. Bohužel hydrobiologické nálezy, které byly zjištěny v akumulované pitné vodě se v podzemní vodě nevyskytují, do akumulované vody se dostávají druhotně. Jedná se např. o zrna škrobu, pylová zrna, motýlí šupiny, ptačí peří, travní a rostlinné zbytky, zbytky tkanin, apod. Tyto částice mohou mít nepřímý vliv na jakost akumulované vody, mohou se stát substrátem pro uchycení jiných organismů, popř. i zdrojem živin pro další potravně závislé organismy, což nás trápí podstatně víc.. Dalším z příkladů vlivu vzdušné kontaminace na zhoršování vlastností akumulované vody v příhladinové vrstvě a smáčených stěn v horní části akumulace (kde je možné za provozu odebrat stěr) je např. jedna z lokalit, která byla sledována v rámci ročního hloubkového biologického auditu. Biologické ukazatele znázorňuje tabulka 3. I když bylo uskutečněno čištění akumulace, v místech, kdy bylo možné provádět za provozu běžné kontroly, nebylo patrné zlepšení. Podíl na zhoršené jakosti smáčených stěn má zjm. vzdušná kontaminace, která právě na této lokalitě má markantní vliv, viz komentář ke sledování. V rámci běžného sledování biologického charakteru vody a stěrů byla zahrnuta i otázka sledování možného stupně vzdušné kontaminace.
Tabulka 3. Příklad ročního auditu lokality L1– vzorky vody a stěry z levé komory (LK) a pravé komory (PK) akumulace Datum odběru/typ vzorku
Σ MO
Σ ŽMO
Sledované ukazatele DEZ KO AB KO (titr) 36°C % 22°C (titr) (titr) 1-3 103 0 0
(org·ml-1)
(org·ml-1)
V.07/voda LK
2
0
V.07/stěr LK
100
100
40
105
101
0
0
1
102
0
VI.07/voda LK VI.07/stěr LK
0
0
20
10
4 1
10
2
MI (titr)
0
103
0
101
105
0
0
0
10
2
0
0
10
2
<101
0
VI.07/stěr PK
0
0
40
<10
VII.07/stěr PK
8
0
20
102
101
0
101
0
2
10
1
0
0
0
10
3
10
5
X.07/voda PK X.07/stěr PK X.07/stěr LK
0 0 0
4 0 0
3
10
20 20
169
10
3
10
4
<10
1
COLI (titr)
0 10
1
10
4
0
10
4
101
Cituji z komentáře ze sledování: ..... Ve vzorcích vody i stěrů nalezeny železité bakterie vlákna bakterií, konidie a hyfy mikromycet, škrob, rostlinné a živočišné zbytky, zbytky chitinu hmyzu (na hladině ve větším počtu – což se projevuje na zvýšeném titru na testeru pro záchyt mikromycet, ve vzorku vody i stěru), pylová zrna, ptačí peří, motýlí šupiny, trichomy rostlin. Z organismů krásnoočka, rozsivky, bezbarví bičíkovci a háďátka. Tester pro kontrolu stupně dezinfekce a pro záchyt koliformních bakterií poukazuje na vysokou kontaminaci smáčených stěn. Znepokojivý je i nález kultivovatelných mikroorganismů a mikromycet ve vzorcích vody i ve stěrech. Kontaminace bakteriemi je na vyšší úrovni, je odrazem nezajištění prostor před vzdušnou kontaminací. Objekt není vůbec zajištěn před sekundární kontaminací, akumulace nejsou odděleny od manipulačního a vstupního prostoru (viz orb. 1 a). Stropem vede roura (viz orb. 1 b), nekrytá a ničím nezajištěná, přímo ven mezi vegetaci (viz obr. 1 c). Taktéž nepořádek na podlaze, prach, partikule, to vše se podílí na negativních nálezech ve stěrech. Doporučuji zajistit objekt před vzdušnou kontaminací, např. osazením mřížky a geotextilie do větracího otvoru, ošetřit podlahy tak, aby byly bezprašné. V případě sledování stupně vzdušné kontaminace byly zjištěny nejhorší výsledky, po 20 minutách expozice 46 KTJ mikromycet s přerostlými a obtížně počitatelnými koloniemi po 3 dnech kultivace, později bylo obtížné vyhodnocení misek z důvodu přerostlých a rychleji rostoucích kolonií. b)
a)
c)
Obr. 1. Fotodokumentace lokality L1
Pokud je lokalita dostatečně zajištěna před sekundární kontaminací vzduchem, pak výsledky auditu v době před čištěním a po čištění akumulací mají následující charakter. Cituji z dalšího z auditů....
170
Porovnání vzorku vody (odebíraného z příhladinové vrstvy) před čištěním a po vyčištění komory: Nepatrné zvýšení % pokryvnosti abiosestonu z 3-5 % na 7 %. Po vyčištění výsledky z pádlových testerů prokázaly výskyt kultivovatelných mikroorganismů při 22 °C (<101). Před čištěním komory ve vodě nalezeny živé mikroorganismy (améby) v počtu 6 org.·ml-1 (ve vyhl.č.252/2004 Sb. v platném znění je limit živých mikroorganismů 0 org.·ml-1), po vyčištění nalezeny 4 mrtvé mikroorganismy (rozsivky) – v limitu dle vyhl.č.252/2004 Sb. v platném znění je limit mrtvých mikroorganismů 50 org.·ml-1. Porovnání vzorku stěru před čištěním a po vyčištění levé komory: Hodnota % pokryvnosti abiosestonu před a po vyčištění nezměněna - 10 %. Sníženy počty (na testerech) kultivovatelných mikroorganismů při 22 °C z 102 na <101, počty kultivovatelných mikroorganismů při 36 °C sníženy z 103 na 101. Po vyčištění komory nepotvrzen indikátor nedostatečné dezinfekce – dostatečné vyčištění stěny akumulace. Z výše uvedených důvodů jsme se v další části projektu 1G58052 zaměřili na problematiku vzdušné kontaminace, na způsob jejího měření, kvantifikaci výsledků a problematiku filtračních materiálů. Pro potřeby sledování a hodnocení stupně vzdušné kontaminace bylo sestrojeno jednoduché mobilní zařízení, které umožňuje zjišťovat úroveň vzdušné kontaminace. K sestrojení jednoduchého a mobilního zařízení byli vyzváni kolegové z firmy Hach Lange, kteří vybrali a dodali vhodný zdroj napětí a zařízení pro odběr vzorků vzduchu (typ vývěvy). Zařízení bylo doplněno o další nezbytné doplňky, umožňující umístění misek i pádlových testerů, nasávací hlavici a hadičky. Zařízení bylo ověřováno v akumulacích za provozu, současně bylo použito i na zjištění účinnosti různých filtračních materiálů, které byly osazovány do průduchu. Pro účel bylo zvoleno celkem 6 filtračních vrstev (dle EN 1508), představované vložkou s aktivním uhlím (AU) a 5 geotextilií. Každý z materiálů byl testován zvlášť [3, 4]. Inspirací způsobu odběru vzorků (např. aeroskopem) byla vyhláška č.6/2003 Sb., kterými se stanoví hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb. Dalším krokem při sledování bylo i vhodné navržení filtrační jednotky, která je postupně osazována do průduchů v akumulacích. Účinnost filtrace jednotlivých vrstev znázorňuje graf na obr. 2, kde je současně k dispozici i vzhled jedné z filtračních vrstev po 6 měsících osazení ve větracím otvoru. KTJ ve vzduchu po dobu 5 minut 600 500 400 300 200 100 0 bez filtru
bez 1 vrstva 1 vrstva 6 vrstev 6 vrstev filtru a AU
Obr. 2. Příklad záchytu KTJ vrstvami
171
Firmou Eco-Air navržená filtrační jednotka vzduchu je uzpůsobena tak, aby byla jednoduše aplikovatelná do libovolného průměru, jednotky či prostoru. Pro jednoduchost manipulace jsme zvolili plastové provedení tzv. typu „roura“, které umožňuje nejen zasazení jednotlivých mezistupňů filtrace, ale současně umožňuje i snazší manipulaci při výměně vložek či vlastní osazení do vybraných prostor. Filtrační jednotka se skládá ze šesti samostatně osazených filtračních jednotek o známé filtrační ploše, krytých dvěma mřížkami a osazených rámečkem do stěny zdiva. Závěry a doporučení Z důvodu možné kontaminace vody (znečištění vzduchem, prachem, hmyzem či jinými živočichy) je nutné zabezpečit vstupy a zařízení určené k větrání. V případě výskytu otvorů přímo nad hladinou pitné vody je nutné upravit otvory tak, aby se zabránilo vniknutí cizorodých částic z okolí. Vhodným řešením je osazení filtračních netkaných textilií či geotextilií do všech větracích a nasávacích otvorů. S četností 1-2× ročně, popř. dle potřeby, je nutné filtrační vložky vyměnit za nové (předpokládá se v době návštěvy lokality v termínu pravidelného čištění akumulace). Dále se doporučuje mikroskopická a bakteriologická kontrola vyjmutých a použitých tkanin. Výměna tkanin se doporučuje v termínu po vyčištění akumulace (vodojemu). V současné době spolupracujeme při osazování filtru do vybraných větracích objektů. Autoři děkují za finanční podporu agentuře NAZV při řešení projektu 1G58052, dále MSM6046137308 a MSM6840770002. Použitá literatura: [1] Říhová Ambrožová, J. 2007. Rychlé screeningové metody hodnocení kvality vody a povrchů ve vodárenských provozech. Sbor. konf. Vodárenská biologie 2007, Praha 30.1.-31.1.2007: p. 42-46. [2] Baudišová, D., 2007: Současné metody mikrobiologického rozboru vody. Příručka pro hydroanalytické laboratoře.- Výzkum pro praxi, sešit 54, VÚV T.G.M. v.v.i. Praha: 100 str.+přílohy [3] Říhová Ambrožová, J., Hubáčková, J., Čiháková, I., Říha, J., Kollár M., Dobrovodský J. 2007: Sekundární kontaminace vodojemů a problémy s udržením jakosti vody. Plynár-Vodár-Kúrenár+Klimatizácia, Jeseň/2007, roč. 5, 22-25, ISSN 1335-9614 [4] Říhová Ambrožová, J., Hubáčková, J., Čiháková, I. 2008: Spolupráce na projektu NAZV 1G58052. Zlepšujeme jakost pitné vody.- Vodohospodársky spravodajca roč. XLIII, č.1-2: ISSN 0322-886X.
172
