Vodohospodářské stavby BS001 Stokování a čištění odpadních vod CZ.1.07/2.2.00/15.0426 Posílení kvality bakalářského studijního programu Stavební Inženýrství
Harmonogram přednášek 1. Úvod a základní informace o předmětu, úvod do vodního hospodářství ČR 2. Vodní nádrže, přehrady a využití vodní energie
3. Jezy, odběry vody z vodních toků, vodní cesty a plavba 4. Vodní toky a jejich úprava, hrazení bystřin 5. Základní pojmy a vztahy hydrauliky 6. Základní pojmy a vztahy hydrauliky
7. Základní pojmy a vztahy hydrauliky 8. Hydrologie, koloběh vody v přírodě, hydrologie nádrží 9. Rybníky a účelové nádrže, ochrana před velkými vodami, ochranné hráze
10. Závlahy, odvodnění, ochrana a organizace povodí 11. Inženýrské sítě 12. Zásobování pitnou vodou, úprava a doprava vody, balneotechnika 13. Stokování a čištění odpadních vod
Kanalizace Úlohou stokových systémů je spolehlivé a hygienické odvedení odpadních vod z místa jejich vzniku na čistírnu odpadních vod a jejich následná likvidace.
Kanalizace = stoková síť + ČOV
Odpadní voda Odpadní voda – definici odpadní vody zavádí § 38 odst. 1 zákona č. 254/2001 Sb. (Vodní zákon). „Odpadní vody jsou vody použité v obytných, průmyslových, zemědělských, zdravotnických a jiných stavbách, zařízeních nebo dopravních prostředcích, pokud mají po použití změněnou jakost (složení nebo teplotu), jakož i jiné vody z těchto staveb, zařízení nebo dopravních prostředků odtékající, pokud mohou ohrozit jakost povrchových nebo podzemních vod. Odpadní vody jsou i průsakové vody z odkališť, s výjimkou vod, které jsou zpětně využívány pro vlastní potřebu organizace, a vod, které odtékají do vod důlních, a dále jsou odpadními vodami průsakové vody ze skládek odpadu.“ Co se do kanalizace nesmí vypouštět Infekční odpadní vody jsou odpadní vody odcházející z nemocnic (vody z operačních sálů, patologií a další, léčeben a sanatorií, výzkumných ústavů atd. Nesmějí být vypouštěny do veřejné kanalizace. Odpadní vody obsahující materiály narušující stokové sítě. Odpadní vody ohrožující bezpečnost obsluhy. Vody teplejší než 40°C, vody obsahující jedy a těžké kovy, obsahující hořlavé, výbušné či těkavé látky, radioaktivní látky. Látky způsobující provozní závady. Látky rychle sedimentující (ucpávají stokové sítě) Odpadní voda s obsahem látek, které se nalepují, nabalují nebo tvoří těžké soudržné sedimenty.
Zdroje odpadní vody Splaškové vody z domácností Odpadní vody z průmyslu Dešťový odtok
Tající sníh Drenážní voda
Přepady z vodojemů do kanalizace Napojené podzemní a povrchové vody bez ohledu na jejich množství a stupeň znečištění Balastní vody
Složení splaškových vod Rozmezí hodnot
Jednotky
Hodnota pH
6.5 ~ 8.5
[-]
Nerozpuštěné látky
200 ~ 700
mg/l
z toho usaditelné
73
%
z toho neusaditelné
27
%
Rozpuštěné látky
600 ~ 800
mg/l
BSK5 s potlačením nitrifikace
100 ~ 400
mg/l
CHSK – Cr
250 ~ 800
mg/l
TOC (DOC)
asi 250
mg/l
Ncelk
30 ~ 70
mg/l
N-NH4
20 ~ 45
mg/l
Pcelk
5 ~ 15
mg/l
0,5
[-]
Ukazatel
Poměr BSK5 : CHSK Cr
Až 80 % látek ve splaškové vodě je organických a pocházejí z moči a fekálií.
Stokové soustavy Podle způsobu odvádění odpadních vod rozeznáváme stokové soustavy: Jednotná stoková soustava
(menší investice, hygienické problémy - odlehčovací komory) Oddílná stoková soustava (dešťová kanalizace, splašková kanalizace) (i dešťové vody mohou být závadné - lapáky ropných látek) Podle způsobu uvedení vody do pohybu: Gravitační Tlaková Podtlaková
Jednotná stoková soustava 248
246
242
244
1
4 5
4 3
2
5 3
1 ČOV 2 Výusť vyčištěné o.v. 3 Výusť odlehčovací stoky 4 Odlehčovací komora 5 Kmenová stoka
Oddílná stoková soustava 248
246
Stoky městských o.v. Stoky dešťové
242
244
1 2 4 4
3
3 3
1 ČOV 2 Výusť vyčištěné o.v. 3 Výusť dešťové stoky 4 Kmenová stoka
Technické podmínky navrhování stok Výškové uspořádání stok Pod chodníkem 1,0 m Pod vozovkou 1,8 m Ve volném terénu 1,0 m Maximální hloubka 6 m Odkanalizovat i suterénní a sklepní prostory Nesmí vzniknout protisklon Směrové vedení stok U jednotné soustavy - pod osu komunikace U oddílné soustavy - splašková mimo osu, dešťová pod osu Nenavrhovat stoky pod stromy, min. vzdálenost 1.5 m
Technické podmínky navrhování stok Průleznost
U kruhových stok DN 800 U ostatních tvarů profil s minimální šířkou 600 mm a minimální výškou 800 mm Průchodnost Minimální průchozí profil má šířku 600 a výšku 1500mm. Minimální rozměry stok (gravitační stokové sítě) DN 250……kamenina a plasty DN 300……ostatní materiály
Minimální průměry přípojky DN 150 min. sklon 2% (PVC) DN > 200 min. sklon 1%
Technické podmínky navrhování stok Rychlost proudění závisí na použitém materiálu
Maximální rychlost by neměla překročit 5 m/s V monolitických stokách z prostého betonu nebo ŽB se doporučuje chránit vnitřek stok vystýlkou při rychlostech nad 3 m/s Kamenina, litina, sklolaminát, čedič, PVC nebo zděné stoky odolávají rychlostem až 10 m/s Minimální rychlosti – kritérium unášecí síly Imin [%] = 163/DN[mm]
Příčný profil stok
KRUHOVÝ
TLAMOVÝ
VEJČITÝ (VÍDEŇSKÝ)
Materiál stokových sítí Kamenina
Beton (doporučuje se pro dešťové stoky) Železobeton Polymerbeton Čedič Sklolaminát
Šedá litina Tvárná litina Plasty Vláknocement
Materiál stokových sítí
Objekty na stokové síti Vstupní, spojné šachty
Rozdělovací komory Spadiště
Skluzy Uliční vpusti Lapače splavenin Poplachovací objekty Shybky Dešťové nádrže
Změna směru, sklonu,
průměru, konec, spojení, revizní
Čerpací stanice, výustní objekty, kanalizační přípojky
Objekty na stokové síti
Objekty na stokové síti
Odlehčovací komory Funkce: odlehčení odpadních (dešťových) vod do recipientu.
Základní typy odlehčovacích komor Odlehčovací komory s přepadem a bez regulace odtoku
Přepad: přímý
jednostranný boční oboustranný boční Ředicí poměr 4-20
Odlehčovací komora s přímým přepadem Přímý kolmý přepad
Přímý obloukový přepad
Přímý šikmý přepad
Přímý lomený přepad
Odlehčovací komora s bočním přepadem Boční jednostranný s přímou hranou
Boční jednostranný se šikmou hranou
Boční jednostranný v oblouku
Boční oboustranný se šikmou hranou
Přítok do OK
Odtok z OK
Recipient
ČOV
Jiné typy odlehčovacích komor
OK S PŘEPADAJÍCÍM PAPRSKEM
OK S HORIZONTÁLNÍ DĚLÍCÍ STĚNOU
Odlehčovací komora s bočním přepadem a regulovatelnou hranou – ČOV Modřice
Dešťové nádrže Retenční dešťové nádrže Slouží pouze pro vyrovnání odtoku, doporučení vybudování bezpečnostního odtoku – Brno Líšeň Záchytné dešťové nádrže Umísťují se za OK s vysokou přelivnou hranou, pouze retenční funkce, z nádrže nevede odtok do recipientu – ČOV Modřice Průtočné dešťové nádrže Umísťují se za OK s vysokou přelivnou hranou, mají čistící a retenční funkci, po naplnění přes přeliv do recipientu Usazovací dešťové nádrže Navrhují se pouze na oddílné soustavě, mají čistící a retenční účinek Kombinované dešťové nádrže Navrhují se jako soustava dešťových nádrží, první nádrž je vždy záchytná
Čistírny odpadních vod ČOV
Čištění odpadních vod Primární (mechanické čištění)
Sekundární (biologické) Terciální (dočištění)
Rozvoj a koncepce povodí Kde budovat čistírny (komplexní řešení v rámci povodí) Matematické modely pro čistotu vody Emisní a imisní limity – Normy a vyhláška NV č. 61/2003 Sb. o ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění povrchových vod a odpadních vod
Znečištění průměr [g/m3]
běžné hodnoty látkové zatížení dle ČSN na 1 [g/m3] EO [g/m3]
nerozpustné látky
400
100 - 800
55
CHSK
750
200 - 1300
-
BSK5
350
100 - 600
60
N celk
60
20 - 110
7 - 12
P celk
20
5 – 30
1.5 - 2.5
EO – ekvivalentní obyvatel - uměle zavedená jednotka, která představuje produkci odpadní vody 150 l/os.den a produkci znečištění 60g BSK5/den. Nutrienty - N,P
BSK / CHSK / N / P BSK5 - biochemická spotřeba kyslíku
5 - denní zkouška, zjišťujeme, jaká je spotřeba vzdušného kyslíku za přítomnosti bakterií ve vodě po 5 dnech CHSKMn, CHSKCr - chemická spotřeba kyslíku
Celková spotřeba kyslíku Identifikuje obsah všech látek schopných oxidace N - dusík, z vody se dá odbourat nitrifikací (vznik NO3) a následnou denitrifikací (vznik plynů N2,O2) P - fosfor, ve vodě je ho nejméně, proto se nejčastěji odstraňuje na limitní hodnotu, zabraňující vzniku eutrofizace v recipientu
Technologické schéma městské ČOV
OK
ČS
ČESLE
LP
UN
DN
AN
ZN
DZ OK ČS DZ LP UN AN DN MO ZN UN* VN P PČS TD
- odlehčovací komora - čerpací stanice - dešťová zdrž - lapák písku ODVODNĚNÍ KALU - usazovací nádrž - aktivační nádrž - dosazovací nádrž - měrný objekt - zahušťovací nádrž - uskladňovací nádrž - vyhnívací nádrž - plynojem - povodňová čerpací stanice - terciální dočištění
TD
MO VN
UN* PČS
P
Technologické schéma menší ČOV
OK
ČS
ČESLE
LP
AN
DN
DZ OK ČS DZ LP AN DN MO UN*
- odlehčovací komora - čerpací stanice - dešťová zdrž - lapák písku - aktivační nádrž - dosazovací nádrž - měrný objekt - uskladňovací nádrž
ODVODNĚNÍ KALU
UN*
MO
Čistící efekt jednotlivých stupňů ČOV celkové snížení [%] způsob čištění
BSK
susp. látky
počet baktérií
jemné česle
5 -10
5-20
10-20
prostá sedimentace
25-40
40-70
25-75
pomalý biologický filtr 80-95
70-92
90-95
aktivace s úplným biolog. čištěním
85-95
90-98
80-95
Nátok na ČOV
Čerpací stanice
Hrubé česle
Jemné česle
Jemné česle
Lapák písku
Usazovací nádrž
Biologické čištění
Odbourat koloidní částice, stabilizovat organické látky Aktivační proces Aerobní proces - za přítomnosti kyslíku (aerobní baktérie)
Anaerobní proces - bez přítomnosti kyslíku (anaerobní baktérie) Kalové hospodářství
Stabilizace - organická hmota je přeměněna na plyn a buněčný materiál
Substrát – organická hmota nebo živiny, které jsou likvidovány během procesu biologického čištění
Druhy aktivace ODSTUPŇOVANÁ AKTIVACE
KALSICKÁ AKTIVACE KAL O.V.
UN
PŘÍVOD VZDUCHU AKTIVAČNÍ NÁDRŽ
KAL DN
O.V.
UN
PŘÍVOD VZDUCHU AKTIVAČNÍ NÁDRŽ
VRACENÝ KAL
VRACENÝ KAL
PŘEBYTEČNÝ BIOLOGICKÝ KAL
PŘEBYTEČNÝ BIOLOGICKÝ KAL
POSTUPNĚ ZATĚŽOVANÁ AKTIVACE
AKTIVACE S ODDĚLENOU REGENERACÍ KALU
KAL O.V.
UN
AKTIVAČNÍ NÁDRŽ VRACENÝ KAL
PŘEBYTEČNÝ BIOLOGICKÝ KAL
DN
DN
O.V.
KAL UN
AKTIVAČNÍ NÁDRŽ
DN
PŘEBYTEČNÝ BIOL. KAL REGENERAČNÍ NÁDRŽ
VRACENÝ KAL
Aktivační nádrž
Aktivační nádrž
Aktivační nádrž
Dosazovací nádrž
Dosazovací nádrž
Terciální stupeň – bubnová síta
Měrný objekt
Kalové hospodářství – hygienická nezávadnost A) UN B) AN C) UN+AN
primární kal přebytečný kal surový kal
Kal musí být stabilizován – viry, bakterie, červy - zapáchá, hnije, problémy s manipulací Kal je zbaven přebytečné vody – obsah sušiny 5 %
Zahušťovací – Stabilizační – Vyhnívací nádrže 1) aerobní 2) anaerobní (vyhnívací nádrže) - produkt CH4
Kalové hospodářství 5 % sušiny
Kalové hospodářství
70 % sušiny 25 % sušiny
Zkouška z předmětu BS001 1. Ke zkoušce nutný zápočet 2. Průkaz totožnosti
3. Test na PC – 30 otázek – cca 40 minut 4. 15 bodů = F
≥ 16 bodů = ústní část
5. Kdo neudělá ústní, jde znovu i na test 6. Termíny již vypsány, další nebudou
