Ochrana vody, ochrana obyvatel your name your caption here. your caption here. Spotřeba vody. Spláchnutí toalety Koupel ve vaně

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Katedra zdravotního a ekologického inženýrství

Ochrana vody, ochrana obyvatel

your name

your name

your caption here

your caption here

• Potřeby a požadavky obyvatelstva X ochrana přírody a krajiny (vod)

Monitoring městských povodí vodárna - čistírna

– Zásobování obyvatelstva pitnou vodou • zdroje a jejich ochrana • úprava vody na vodu pitnou a její distribuce • monitoring kvality

– Odvádění odpadních vod • • • •

Mgr. Gabriela Šťastná Ph.D.

Ochrana vody, ochrana obyvatel • Zabezpečení zdraví obyvatelstva (vyhláška 252/2004, ČSN 75 7111) & zajistit ochranu vody (zákon č. 254/2001 Sb.; 2000/60/ES; Nařízení vlády 61/2003 229/2007Sb)

???

Spotřeba vody

your name your caption here

odpadní vody čistění odpadních vod zpětné využití či vypouštění do vodních toků monitoring kvality


Spotřeba vody Spláchnutí toalety Koupel ve vaně

litrů 10 – 12 200 – 150

Spotřeba vody USA Západoevropské země

litrů 300 150 – 200

Sprchování

60 – 80

Česká republika

Mytí nádobí v myčce

15 – 30

Země třetího světa

120 10

Praní v pračce

40 – 80

Hygienické minimum deklarováno Světovou zdravotnickou organizací

100

Mytí rukou

3

Mytí auta

200

1 l piva

25

Pití

1,5

1 kg papíru

300

Denně v kuchyni

5 -7

1 kg vlny

150

Pitná voda your name your caption here


Zásobování pitnou vodou

• Hygienické zabezpečení • Výživová hodnota • Mikrobiologický nález • Biologický • Chemie

1

Fekální znečištění your name your caption here

Pitná voda your name

• Kultivace určitých bakterií • Escherichia coli – komenzál člověka • Koliformní bakterie – přirozená mikrofauna teplokrevných i studenokrevných živočichů; rezistentní • Enterokoky – čerstvé, kontinuální fekální znečištění

your caption here

• Zdravotně významné anorganické ukazatele (dusičnany, dusitany, fluoridy, arsen, beryllium, chrom, kadmium, měď, olovo, rtuť, kyanidy a další) • Zdravotně významné organické ukazatele (THM, PAU, benzen, pesticidy, atd.) • Ukazatele, jejichž přítomnost ve zvýšeném množství může negativně ovlivnit jakost pitné vody (amonné ionty, železo, barva, zákal, volný aktivní chlor, konduktivita, pH, apod.) • Ukazatele, jejichž přítomnost je ve vodě žádoucí (vápník, hořčík a suma Ca+Mg)

Zásobování pitnou vodou

Hygiena pitné vody your name your caption here

your name

• Virózy – dětská obrna, hepatitida, záněty očních spojivek, slintavka - běžná chlorace nestačí • Bakteriózy – břišní tyfus, paratyfus, bacilární úplavice, sněť slezinná čili anthrax, cholera, tuberkulóza • Protozoální infekce – úplavice, malárie • Mykózy – dermatomykózy • Helmintózy – tasemnice, motolice, škrkavky, roup  složité stanovení – běžně se neprovádí – nepřímé stanovení fekálního znečištění

your caption here

•Vodní zdroje •Přívod a předúprava vody •Vodárenské provozy •Distribuční sítě •Organoleptické závady pitné vody •Požadavky na jakost pitné vody

Zdroje pitné vody your name your caption here

Podzemní vody your name your caption here

• Úpravou vody nazýváme proces změny kvality pitné nebo technologické vody, ke kterému se využívá řada fyzikálních a chemických postupů • Podzemní vody • Vodárenské nádrže • Vodní toky

• infiltrace srážkové vody  složení vody  v závislosti na horninovém podloží • kvalitiní vody – nižší náklady na úpravu • organismy: stygobionti, stygoxéni • limity výskytu organismů: kyslíkem, živinami, světelnou intenzitou, teplotou • mikroorganismy, jednobuněční i mnohobuněční vyšší organismy

2

Povrchové vody

Povrchové vody

your name

your name

your caption here

your caption here

• Variabilita kvality • Infiltrace: břehová x umělá

• Zdroje pitné vody pro Prahu • vodárenská nádrž Švihov (úpravna vody Želivka) • podzemní voda z artéských vrtů (úpravna vody Káraný) • řeka Vltava (úpravna vody Podolí). • V současné době - úpravna Želivka 75% a úpravna Káraný 25%.

– zanášení • mechanicky • chemicky • biologicky

• Vodárenské nádrže • Vodárenské toky

Povrchové vody your name

your name

your caption here

Požadavky na kvalitu povrchové vody pro vodárenské účely - biologie

your caption here

Množství vyrobené pitné vody (v m3)

Podíl na celkovém množství vody vyrobené PVK (v %)

Želivka

93 911 957

74,2

Káraný

31 525 801

24,9

Podolí

0

0

Úpravny pitné vody

průmyslový vodovod CELKEM

your name

1 077 738

0,9

126 515 496

100

Požadavky na kvalitu povrchové vody pro vodárenské účely – biologie a mikrobiologie

your caption here

• Vodárenské toky a nádrže – biologické hledisko max. lepší -mezosaprobita • Maximální oživení: – 1000 - 3000 organismů v 1ml – úprava bez závad – 3000 - 10000 orag. v 1ml – ucpávání pískových filtrů – zkrácení provozního cyklu – nad 10000 org. v 1ml – ucpání filtrů + organoleptické závady – nad 50000 org. v 1ml – havarijní stav


• Vodárenské toky a nádrže – biologické a mikrobiologické hledisko – I a II třída kvality (ČSN 75 7221) ukazatel

jednotka

Si biosestonu

I. třída

II. třída

Požadavky na kvalitu povrchové vody pro vodárenské účely - chemie

• Vodárenské toky a nádrže – chemické hledisko – I a II třída kvality (ČSN 75 7221) ukazatel

jednotka

I. třída

Rozpuštěný kyslík

mg/l

>7

>6

Organický uhlík

mg/l

<5

<8

6-8,5

6-8,5

mS/m

< 40

< 70

Nerozpuštěné látky

mg/l

< 20

< 40

železo

mg/l

< 0,5

<1

<2

Amoniakální dusík

mg/l

< 0,3

< 0,5

<1

Dusitanový dusík

mg/l

<0,002

<0,005

Dusičnanový dusík

mg/l

<1

< 3,4

Organický dusík

mg/l

<0,5

<1

Celkový fosfor

mg/l

<0,15

<0,4

<1,2

<2,2

Psychrofilní bakterie

KTJ/1ml

<500

<1000

Koliformní bakterie

KTJ/1ml

<1

<10

Fekální koliformní bakterie

KTJ/1ml

<0,2

Enterokoky

KTJ/1ml

<0,1

pH

II. třída

konduktivita

3

Požadavky na kvalitu povrchové vody pro vodárenské účely - chemie


• Vodárenské toky a nádrže – chemické hledisko – I a II třída kvality (ČSN 75 7221) ukazatel

jednotka

I. třída

II. třída

Chloridy

mg/l

<50

<200

Sírany

mg/l

<80

<150

Vápník

mg/l

<75

<150

Hořčík

mg/l

<25

<50

Rtuť

g/l

<0,1

<0,2

Kadmium

g/l

<3

<5

Olovo

g/l

<10

<20

Arsen

g/l

<10

<20

Měď

g/l

<20

<50

Chrom

g/l

<20

<100

zinek

g/l

<20

<50


Kritéria pro řízení hloubky odběru vodárenských údolních nádrží

• Organické látky (TOC, CHSK) – co nejméně, dle koagulačního testu • Alkalita – optimalizace ke koagulačním testům • Barva - minimalizace • Teplota – pod 12oC • Celkové Fe – nad 0,3 mg/l nutná separace • Rozpuštěný Mn – nad 0,1mg/l nutná separace • NH3 a NH4+ - nad 0,5 mg/l nutné odstranit • Trvalý zákal - minimalizovat • Organismy – minimalizovat (bakterie, fyto i zooplankton)

Povrchové vody your name

Vodárenská nádrž

your caption here

• CHEMIE

Přívody surové vody your name your caption here

• Odběrová zařízení – česle, sací koše, násosky – ucpání či odtržení nárostů řas, vláknitých bakterií a přisedlých organismů – nutná pravidelná údržba

Přívody surové vody

Přívody surové vody


your name

• Přívodní potrubí – nepřítomnost světla; rychlost proudění – houby, mechovky, měkkýši, larvy, Mn a Fe bakterie

your caption here

• Usazovací nádrže – na tocích k záchytu splavenin – Zmnožení znečištění • na stěnách, konstrukcích – nárosty • kladení vajíček na hladinu • tvorba H2S při nedokonalém odkalení

– Mikrosíta – Předúprava – fyzikální (el. proud, ultrazvuk) zabránění organoleptickým závadám

www.westol.com

images.google.cz

4

Vodárenské provozy




• Jednostupňová úprava – anglická filtrace • Dvoustupňová úprava – odstranění nečistot a organismů – čiření: koagulace a flokulace – filtrace

• Biologická kontrola – nátok X filtrát (stěry ze stěn nádrží, pískové lože) – průnik organismů – podmínky pro rozvoj sekundárního oživení – hygienická závadnost • Systematická kontrola – zdroj – eutrofizace, biofilmy a nárosty ve všech zařízeních od jímacích objektů až po rozvodné sítě, vodojemy

Účinnost koagulace


your name

your name

your caption here

• Pomocí mikroskopického stanovení • hodnocení volné vody, stěrů, biofilmu, vloček

Kategorie

název

m

I.

Mikrovločky

do 60

II.

Malé vločky

60-125

III.

Střední

125-250

IV.

Velké

nad 250

your caption here

• Chemická kvalita – Adsorpce - zachycování plynů, par a rozpuštěných látek na povrchu pevných látek (adsorbentů např. aktivní uhlí) – Odkyselování – odstranění agresivního oxidu uhličitého (fyzykálně-chemicky, chemicky) – Odželezování – zabránění organoleptickým závadám – Odmanganování – jak Fe – Odstranění vápníku a hořčíku – technické problémy – vodní kámen – Iontová výměna – zachycení iontu na ionexu a nahrazení jiným iontem – Membránové procesy

• Norma TNV 75 5940 udává 4 kategorie vloček • optimální vločka – hutná, hrudkovitá, kompaktní a zřetelně ohraničená • přípustný nepatrný únik vloček I. a II. kategorie

Vodárenské provozy your name your caption here

• Hygienické zabezpečení vod - dezinfekce • zničení a jiná inaktivace patogenních organismů především bakterií a virů

– Chemická • Chlor • Ozon

Vodárenské provozy your name your caption here

• Chlorace - po úpravárenském procesu  zamezení vzniku vedlejších produktů dezinfekce tzv. haloformy (chlorované uhlovodíky) – u spotřebitele od 0,05 mg/l – 0,3 mg/l – plynný chlor, chlornan sodný, chloraminy, chloridoxid – škodlivé již v nepatrných koncentracích

• karcinogenní, mutagenní, teratogenní, embryotoxické účinky – Chlorace:

– Fyzikální • UV

• Vodojemy • Transport ke spotřebiteli (hydranty)

• • • • •

prostá vícestupňová předchlorace silné chlorování a dechlorace chloraminace

5



your name

your name

your caption here

your caption here

• Ozonizace

• UV záření

– silně reaktivní – zabíjí i viry – zbytkový ozón rychle z vody vyprchá

– – – –

– pro zvýšení účinku se používá peroxid vodíku

část spektra o vlnové délce 100 – 400 nm pro desinfekci vody – 200 - 300 nm ničí bakterie a choroboplodné zárodky letální dávky se pro jednotlivé mikroorganismy liší

– průchod záření vodním sloupcem – látky absorbující záření  čistší voda = větší průchod – vznik vedlejších produktů – není – účinnost – téměř 100%

• poškození a inhibice DNA, genové změny a mitotické rekombinace, mikrobiální mutace, tvorba nádorů, negativně působí na oči a kůži

Zemní vodojemy

Věžové vodojemy

your name

your name

your caption here

your caption here

???


???

Požadavky na kvalitu pitné vody chemie

• Vybrané parametry pitné vody (ČSN 75 7111) jednotka

Nejvyšší mezná hodnota

Mezná hodnota

Rozpuštěný kyslík

mg/l

Doporučená hodnota

>50

Aktivní chlor

mg/l

>0,05 (až 0,3)

ukazatel

pH konduktivita

mS/m

Indikační hodnota


Požadavky na kvalitu pitné vody chemie

• Vybrané parametry pitné vody – chemie (ČSN 75 7111)

ukazatel

jednotka

Chloridy

mg/l


Sírany

mg/l

Vápník

mg/l

6-8

Hořčík

mg/l

100

Rtuť

mg/l

0,001

Mezná hodnota 100 250


<20 125

železo

mg/l

0,3

Kadmium

mg/l

0,005

Amonné ionty

mg/l

0,5

Olovo

mg/l

0,05

dusitany

mg/l

0,1

Arsen

mg/l

0,05

dusičnany

mg/l

50 (<15)

Měď

mg/l

0,1

Vápník a hořčík

mg/l

0,9-5

zinek

mg/l

5


6


Požadavky na kvalitu pitné vody – biologie a mikrobiologie

• Vybrané parametry pitné vody – biologické a mikrobiologické hledisko (ČSN 75 7111)

ukazatel

jednotka


Fekální koliformní bakterie

KTJ/100ml

0

Koliformní bakterie

KTJ/100ml

0

Enterokoky

KTJ/100ml

0

KTJ/ml

20

Psychrofilní bakterie

KTJ/ml

200

jedinci/ml

Mrtvé organismy

jedinci/ml

50

Bezbarví bičíkovcci

jedinci/ml

20

%

10

your caption here

• Fytoplankton • jarní a podzimní cirkulace • vegetační zbarvení, vodní květ • poruchy při úpravě – ucpávání filtrů, zkrácení cyklu, průnik do upravené vody • organická hmota – živná půda pro další organismy (bakterie, aktinomycety) – organoleptické závady při chloraci

0

Závady způsobené výskytem mikroorganismů


• rozsivky

Živé organismy

your name

your caption here

Mezná hodnota

Mezofilní bakterie

Abioseston – pokryvnost

your name

– Křemičité schránky projdou filtry, ucpávají – Asterionella, Fragilaria, Tabellaria, Synedra, Navicula, Diatoma

your name


your caption here

• Fytobentos a nálevníci • fytobentos – světlo • cysty nálevníků odolné vůči dezinfekci

• Mlž Dreissenia polymorpha larva veliger – proniká pískovými filtry  snížení světlosti potrubí, zvýšení odporu, koroze a organoleptické závady

your name


your caption here

your name


your caption here

• Sladkovodní houby (Porifera) • ucpávají potrubí • gemule – pronikají úpravou, koagulace a chlor  neúčinné

• Máloštětinatci (Oligochaeta) • neprochází úpravou  v pískovém loži živný substrát

• Hlístice (Nematoda) • Sladkovodní mechovky(Bryozoa)

• v místech s bohatou biocenózou • nežádoucí, mohou přenášet patogenní zárodky

• kompaktní nárosty na podkladu • snižují průchod potrubí a organoleptické vlastnosti

7


your name

your name

your caption here

your caption here

ČISTÍRNA ODPADNÍCH VOD

Odpadní vody

Odpadní vody your name

your name

your caption here

your caption here

• Znečištění - problém současného světa; → omezuje přístup určité části lidské populace k pitné vodě. • Znečištění vodních toků a nádrží - zhoršení kvality vodních ekosystémů i ekosystémů v jejich okolí. • Znečištění vody lze omezit - čištění odpadních vod.

• Rozdělení podle povahy znečištění • půdními a jílovitými částicemi -např. následkem eroze • eutrofizace • toxickými látkami • anorganickými průmyslovými kaly • průmyslovými tuky a oleji • radioaktivitou • teplem • mikrobiálním znečištěním (patogenními zárodky)

• Odpadní voda, je voda, jejíž kvalita byla zhoršena lidskou činností

Odpadní vody your name your caption here

Odpadní vody your name your caption here

• Rozdělení podle specifického zdroje • • • • • •

zemědělství doprava těžba průmyslová výroba a skladování služby přirozené zdroje

• Komunální odpadní vody (splaškové) • Průmyslové odpadní vody – technologické – chladící

8

Čištění odpadních vod your name your caption here

Čištění odpadních vod your name

• Komunální odpadní vody (splaškové)

your caption here

• Tři stupně čištění – Mechanický - sedimentace

• Průmyslové odpadní vody

• česle, lapače štěrku, písku, usazovací nádrže, lapače tuků

– technologické – chladící

– Biologický – aktivace • aktivační a dosazovací nádrže

• PRINCIP ČIŠTĚČNÍ OV Podpora přirozených procesů  samočištění:

– Chemický – odstranění živin

odbourávání organických látek • Fyzikální • Chemické – oxidačně-redukční, srážecí a neutralizační reakce • Biologické – trofická pyramida P-K-D

Sedimentace – lapače písku your name

Aktivace – aktivační nádrž your name

your caption here

your caption here

Aktivace – aktivační nádrž your name your caption here

Aktivace your name your caption here

• Parametry: • Doba zdržení • Stáří kalu – průměrná doba od vzniku kalu do jeho odstranění

• Objemové zatížení – množství zatížení vyjádřené BSK5 připadající na jednotku funkčního objemu technologického zařízení za jednotku času

• Zatížení kalu – množství substrátu připadající na jednotku biomasy aktivovaného kalu za jednotku času

• Kalový index - objem v ml, který zaujímá 1g sušiny po ½ hodině sedimentace

9

Aktivace

Aktivace

your name

your name

your caption here

your caption here

•

Účinnost aktivace: • • •

•

Biocenóza Separovatelnost vloček Morfologie vloček

Závady separace: 1. 2. 3. 4. 5.

zbytnělý kal – tvořený vláknitými organismy vystupující kal – díky nitrifikaci nadlehčení plynným N hnijící kal – přítomnost H2S a CO2 převzdušnělý kal – mikrobublinky vzduchu na částicích kalu plující kal – nadlehčení kvůli unikajícímu plynu při rozkladu mrtvých těl nálevníků a hyf mikromycet

sukcese organismů během aktivačního procesu:

6. dispergovaný kal – vysoký přísun OV a krátká doba zdržení –

• • • •

7. deflokulovaný kal – změna teploty, pH či toxicita 8. kal s drobnými vločkami – při teplotách nižších než 15 oC a

nárůst polykultury s minimální flokulací

1) volné bakterie, ojediněle bezbarví bičíkovci a měňavky 2) vyvločkované bakterie, hojně bičíkovci a měnavky a volně žijící nálevníci 3) konec vyvločkování bakterií s hojným výskytem všech nálevníků a rournatek 4) nástup vícebuněčných organismů, vířníci,

vysoké turbulenci

9. zvlněný kal – v dosazovací nádrži, odtrhávající se od stěn, znečišťuje odtok – špatná hydraulika

Aktivace – dosazovací nádrž

Odstranění nutrientů

your name

your name

your caption here

your caption here

• Vysoký obsah nutrientů • Dusík • Oxidace = nitrifikace – aerobní podmínky (Nitrosomonas, Nitrococcus; Nitrobacter, Nitrocystis) • Denitrifikace – anoxické podmínky

• Fosfor • Součást biomasy – přebytečný kal (cca 2%) • V AK – poly-P bakterie • zelené řasy rodů Chlorella, Scenedesmus

• Chemické čištění – dávkování Fe, Al solí

Hodnoty na odtoku

Hodnoty na odtoku

your name

your name

your caption here

• Nařízení 61/2003 Sb. o ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění povrchových vod a odpadních vod, náležitostech povolení k vypouštění odpadních vod do vod povrchových a do kanalizací a o citlivých oblastech • Emisní standardy • Emisní limity BAT<emisní limit < emisní standard • Imisní standardy • Kombinovaný přístup • BAT

your caption here

Emisní standardy ukazatelů znečištění vypouštěných odpadních vod mg/l

Kapacita ČOV EO

N-NH4+

CHSKCr

BSK5

p

p

m

p

m

m

NL

p

m

15

30

Pcelk

Ncelk pr

m

pr

m

<500 500-2000

125 180

30

60

35

70

2001-10000

120 170

25

50

30

60

10001-100000

90

130

20

40

25

50

15

20

2

6

>100000

75

125

15

30

20

40

10

20

1

3

p m pr

přípustné hodnoty maximální hodnoty hodnoty průměru

EO ekvivalentní obyvatel Produkce znečištění 60g BSK5 za den

10

Splnění imisních limitů




• směrnice 2000/60 o vodní politice

STOCHASTICKÝ MODEL SMĚŠOVACÍ ROVNICE

(QU/S + QČOV ) . CD/S = QU/S . CU/S + QČOV . CČOV

- požadavky na stav útvarů povrchových vod

• nařízení vlády č. 61/2003 Sb.

U/S…tok nad ČOV

D/S…tok pod ČOV

ČOV…výtok ČOV

- log-normalní rozdělení pravděpodobnosti vstupních dat ( g = 1.245 - 3.356)

- nástroj ke splnění cílů 2000/60 - kombinovaný přístup od roku 2010

- Monte Carlo simulace pro zvolenou proměnnou

“způsob stanovení cílových emisních limitů při současném dodržení emisních a imisních standardů a cílového stavu vod ve vodním toku s přihlédnutím k nejlepším dostupným technologiím zneškodňování odpadních vod.”

QD/S CD/S

QU/S

• definice přípustného znečištění

CU/S

- Cprůměr a Cmax pro emisní standardy - C90 pro imisní standardy

měřené spočtená potřebná C

CČOV

=> STOCHASTICKÝ PŘÍSTUP OPRÁVNĚNÝ


imisní standard % splnění imisního standardu

QČOV

spočtený emisní limit scénáře


your name

your name

your caption here

ODTOK ČOV Pcelk (mg/l)

your caption here

Cstřední

Cmax

ZPŮSOB URČENÍ PARAMETRŮ LOGNORM. ROZD.

1

současný stav

3.3

6.6

monitoring na ČOV

2

emisní standard (NV 61/ 2003 Sb.)

3

8

3

nejlepší dostupná technol. (BAT) pro ČOV 2,001-10,000 EO (metodický pokyn k NV č. 61/ 2003 Sb.)

2

5

4

emisní limit Povodí Labe

0.5

1.0

5

emisní limit pro situaci, kdy imisní standard je dodržen nad i pod ČOV

SCÉNÁŘE

?

?

Cmax uvažováno jako nepřekročitelné v 99.7% případů

Cmax uvažováno jako 2x Cmean a jako nepřekročitelné v 99.7% případů

Cstřední

Cmax

BRSLENKA POD ČOV (% splnění imisního standardu)

1

současný stav

3.3

6.6

3.2

2


3

8

3.8

3


2

5

7.1

4


0.5

1.0

42.3

5


0.17

0.34

90.0

SCÉNÁŘE




your name

your name

your caption here

SCÉNÁŘE


your caption here

Cstřední

Cmax

POTŘEBNÉ CU/S Cstřední / C90 (mg/l)

1

současný stav

3.3

6.6

-2.25 / -0.07

2


3

8

-1.73 / -0.03

3


2

5

-1.07 / 0.03

4


0.5

1.0

-0.11 / 0.14

5


0.17

0.34

0.13 / 0.20

POMĚR ŘEDĚNÍ

- kombinovaný přístup není smysluplný pro malé vodní toky - BAT hodnoty mohou být přímo předepsány

x KONCENTRACE Pcelk NAD ČOV C90 [mg/l]

QU / S cimisní _ st  cČOV  QČOV cU / S  cimisní _ st

POMĚR ŘEDĚNÍ x = QU/S : QČOV střední hodnota

dolní interval horní interval spoleh. (90%) spoleh. (90%)

0.036 1% toků v databázi

16 : 1

8:1

27 : 1


22 : 1

11 : 1

38 : 1


37 : 1

19 : 1

64 : 1


260 : 1

129 : 1

453 : 1

11



Děkuji za pozornost

[email protected]

12

Ochrana vody, ochrana obyvatel your name your caption here. your caption here. Spotřeba vody. Spláchnutí toalety Koupel ve vaně

Recommend Documents