RECETOX, Masaryk University, Brno, CR
holoubek@recetox.muni.cz; http://recetox.muni.cz
Petr Šindler
C6890 Technologie a nástroje
ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
Inovace tohoto předmětu je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Osnova
1. Přehled typů přírodního, komunálního a průmyslové
znečistění vod
2. Technologie na úpravu vody
1) Technologie na úpravu vody pro pitné účely
2) Technologie na úpravu vody pro technologické účely
3) Technologie na úpravu vody pro speciální účely
3. Technologie čistění vody
1) Čistírny odpadních vod
2) Čistírny průmyslových vod
3) Malé čistírny odpadních vod
4. Kalové hospodářství, úprava a zneškodnění kalů
5. Moderní trendy ve vodním hospodářství
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
3. Technologie čištění vod
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
1
Legislativa (1)
Směrnice ES 91/271/EHS - o čištění městských odpadních vod
- městské odpadní vody - splašky nebo směs splašků, průmyslových odpadních
vod nebo dešťových vod;
- splašky - odpadní vody ze sídel a služeb, které vznikají převážně jako produkt
lidského metabolismu a činností v domácnosti;
- průmyslové odpadní vody - jakékoli odpadní vody vypouštěné z objektů
používaných pro jakoukoli obchodní nebo průmyslovou činnost, které jsou jiné
povahy než splašky a dešťové vody;
- 1 PE (populační ekvivalent) - zatížení vyjádřené jako produkce organického
biologicky odbouratelného znečištění, která odpovídá pětidenní biochemické
spotřebě kyslíku (BSK5) 60 g O2/den;
- primární čištěním - čištění městských odpadních vod fyzikálním nebo
chemickým postupem, včetně usazování nerozpuštěných látek nebo i jiného
postupu, při kterém se před vypuštěním vstupujících odpadních vod snižuje
jejich BSK5 nejméně o 20 % a obsah nerozpuštěných látek nejméně o 50 %;
- sekundární čištění - čištění městských odpadních vod postupem obvykle
zahrnujícím biologické čištění s dosazováním nebo jiný postup, který vyhovuje
požadavkům uvedeným v tabulce 1 přílohy I (CHSK, BSK, NL)
3. Technologie čištění vod
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
2
Legislativa (2)
Zákon č. 254/2001 Sb., o vodách
- odpadní voda (odst. 1, § 38) – voda použitá v obytných, průmyslových,
zemědělských, zdravotnických a jiných stavbách, zařízeních nebo dopravních
prostředcích, pokud má po použití změněnou jakost (složení nebo teplotu),
jakož i jiné vody z nich odtékající, pokud mohou ohrozit jakost povrchových
nebo podzemních vod. Odpadní vody jsou i průsakové vody z odkališť a ze
skládek odpadu
- kdo vypouští odpadní vody do vod povrchových nebo podzemních, je povinen
- zajišťovat jejich zneškodňování v souladu s podmínkami stanovenými v povolení k
jejich vypouštění.
- v souladu s rozhodnutím vodoprávního úřadu měřit objem vypouštěných vod a míru
jejich znečištění a výsledky těchto měření předávat vodoprávnímu úřadu, který
rozhodnutí vydal, příslušnému správci povodí a pověřenému odbornému subjektu.
- při povolování vypouštění odpadních vod do vod povrchových nebo podzemních
stanoví vodoprávní úřad nejvýše přípustné hodnoty jejich množství a znečištění
- viz nařízení vlády č. 401/2015 Sb.
3. Technologie čištění vod
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
3
Legislativa (3)
Nařízení vlády č. 401/2015 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:
• Stanoví
– ukazatele vyjadřující stav povrchové vody,
– ukazatele a hodnoty přípustného znečištění povrchových vod,
– ukazatele a hodnoty přípustného znečištění odpadních vod,
– ukazatele a hodnoty přípustného znečištění odpadních vod pro citlivé oblasti a pro
vypouštění odpadních vod do povrchových vod ovlivňujících kvalitu vody v citlivých
oblastech,
– ukazatele a hodnoty přípustného znečištění pro zdroje povrchových vod, které jsou
využívány nebo u kterých se předpokládá jejich využití jako zdroje pitné vody,
– ukazatele a hodnoty přípustného znečištění povrchových vod, které jsou vhodné pro život a
reprodukci původních druhů ryb a dalších vodních živočichů,
– ukazatele a hodnoty přípustného znečištění povrchových vod, které jsou využívány ke
koupání,
– normy environmentální kvality pro prioritní látky a některé další znečišťující látky,
– náležitosti a podmínky povolení k vypouštění odpadních vod do vod povrchových a
kanalizace,
– seznam prioritních látek a prioritních nebezpečných látek,
– nejlepší dostupné technologie v oblasti zneškodňování městských odpadních vod a podmínky
jejich použití
• Vymezuje citlivé oblasti
3. Technologie čištění vod
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
4
Legislativa (4)
Zákon 274/2001 Sb., o vodovodech a kanalizacích
- Kanalizace - provozně samostatný soubor staveb a zařízení
zahrnující
- kanalizační stoky k odvádění odpadních vod a srážkových vod společně
nebo odpadních vod samostatně a srážkových vod samostatně,
- kanalizační objekty,
- čistírny odpadních vod,
- stavby k čištění odpadních vod před jejich vypouštěním do kanalizace
- Kanalizace se dělí na
- jednotnou - odvádí-li se odpadní voda a srážková voda společně
- oddílnou - odvádí-li se odpadní voda samostatně a srážková voda také
samostatně.
- Kanalizace je vodním dílem - zákon 254/2001 Sb., o vodách
3. Technologie čištění vod
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
5
Zařízení k čištění odpadní vody – podmínky vypouštění (1)
• Zařízení k čištění odpadní vody je vodním dílem (zákon 254/2001 Sb., o
vodách) – tedy nutné povolení vodoprávního úřadu
– pro jeho stavbu
– k nakládání s vodami – k jejich vypouštění
• Evidence vypouštění
– do 15.10. poplatkové hlášení pro stanovení výše záloh na poplatky za vypouštění
odpadních vod
– do 15.2. poplatkové přiznání s uvedením výsledků měření objemů vypouštěných
OV a vyhodnocením jejich rozborů za minulý rok
– do 31.1. prostřednictvím webového portálu Povodí Moravy, s.p. předání Povodí
Moravy, s.p. údaje pro vodní bilanci („hlášení o užívání vod“)
– kontrola dodržování podmínek vypouštění – vodoprávní úřad, ČIŽP
3. Technologie čištění vod
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
6
Zařízení k čištění odpadní vody – podmínky vypouštění (2)
• Zpoplatnění vypouštění odpadních vod v ČR (vyhláška 123/2012 Sb.)
– množství – platba státu 0,10 Kč / m3, za 2015 celkem 33 131,871 tis.m3
– kvalitativní parametry
Ukazatel Sazba
(Kč/kg)
Hmotnostní
limit (kg/rok)
Koncentrační
limit (mg/l)
CHSK 8,00 10.000 40
NL 0,50 20.000 1.200
RAS 2,00 10.000 30
Pcelk 70,00 3.000 3
Nanorg 30,00 20.000 20
AOX 300,00 15 0,2
Hg 20.000,00 0,4 0,002
Cd 4.000,00 2 0,01
3.1 Čistírny odpadních vod
Množství čištěných odpadních vod
• Kolísá v průběhu dne podle spotřeby
• Součinitel hodinové nerovnoměrnosti
• Qmax = Qd / 24 x kmax,
• Qmin = Qd / 24 x kmin
• Jednotná x oddílná kanalizace
• Balastní vody
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
1
Počet přip.
obyvatel
30 500 5 000 100 000
kmax 7,2 2,6 2 1,5
kmin 0 0 0,6 0,5
3.1 Čistírny odpadních vod
Hydraulický výpočet ČOV
• stanovení výškového uspořádání ČOV – průběh hladin v jednotlivých
objektech včetně výustního objektu a recipientu
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
2
• výpočet průtočných profilů
žlabů a potrubí, přelivů
odlehčovacích komor,
usazovacích nádrží,
aktivačních nádrží, jakož i
rozdělovacích a měrných
objektů
• určení hydraulických hodnot
pro návrh čerpadel
Čistírna odpadních vod v Brně – Modřicích
3.1 Čistírny odpadních vod
Složení čištěných odpadních vod (1)
• Průměrné orientační složení splaškových vod
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
3
Ukazatel Hodnota
pH 6,5 – 8,5
Nerozpuštěné látky (mg.l-1) 200 – 400
Rozpuštěné látky (mg.l-1) 600 – 800
BSK5 (mg.l-1) 100 – 400
CHSKCr (mg.l-1) 250 – 800
Ncelk (mg.l-1) 30 – 70
N-NH4 (mg.l-1) 20 – 45
Pcelk (mg.l-1) 5 – 15
3.1 Čistírny odpadních vod
Složení čištěných odpadních vod (2)
• Ovlivňováno strukturou producentů OV a jejich technologickou kázní.
Limity znečištění, které lze vypouštět do kanalizace, jsou pro jednotlivé
skupiny producentů předepsány kanalizačním řádem.
V Brně
• producenti splaškových odpadních vod, které vznikají převážně jako
produkt lidského metabolismu a činností v domácnostech (odpadní vody
obsahující splašky z kuchyní, koupelen, prádelen, WC apod.)
• producenti průmyslových odpadních vod) obvyklého složení, které vznikají
jako vedlejší produkt technologických procesů ve výrobních i jiných
zařízeních, a přitom splňují limity znečištění určené pro danou kategorii
producentů průmyslových odpadních vod.
• producenti splaškových odpadních vod nebo průmyslových odpadních vod
s tzv. specifickým složením odpadních vod.
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
4
3.1 Čistírny odpadních vod
Složení čištěných odpadních vod (3)
Kontrola kvality a množství vypouštěných OV jako nástroj vlastníka a
provozovatele na striktní dodržování kanalizačního řádu
• odběr vzorků podle rámcového ročního plánu kontrol
• analýza odebraných vzorků akreditovanou laboratoří
• vyhodnocení splnění KŘ
• v případě neplnění řešení s producentem, případně vodoprávním
orgánem
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
5
3.1 Čistírny odpadních vod
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
6
Složení čištěných odpadních vod (4)
Do veřejné kanalizace nesmí být vypouštěny OV obsahující látky:
1) radioaktivní, infekční, ohrožující zdraví a bezpečnost obsluhy i ostatního
obyvatelstva a látky nadměrně páchnoucí,
2) látky narušující materiál stokové sítě nebo čistírny
3) látky způsobující provozní závady nebo poruchy ve stokové síti nebo ČOV
4) látky hořlavé, výbušné, případně látky, které smísením se vzduchem nebo
vodou tvoří výbušné, dusivé nebo otravné směsi
5) látky, které po smísení s jinými látkami, které se mohou ve stokové síti
vyskytovat, se rozkládají na jedovaté látky
6) pesticidy, jedy, omamné a agresivní látky
7) soli, ropné látky a nerozpuštěné látky v nadměrném množství
3.1 Čistírny odpadních vod
Objektová skladba mechanicko biologických ČOV (1)
I. stupeň (mechanické čištění) – základní objekty
– lapáky štěrku
– česle (hrubé, jemné), síta
– lapáky písku
– lapáky tuků
– dešťová zdrž
– usazovací nádrže
II. stupeň (biologické čištění) - základní objekty
– aktivační nádrže,
– dmychárna
– dosazovací nádrže
– odtokový objekt
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
7
3.1 Čistírny odpadních vod
Objektová skladba mechanicko biologických ČOV (2)
Další objekty (v obou stupních)
– čerpací stanice
– žlaby
– rozdělovací objekty
– chemické hospodářství
– měření a regulace
III. stupeň (dočišťování odpadních vod)
– chemické srážení (fosfor a nerozpuštěné látky)
– filtrace – mikrosíta
– dezinfekce odtoku
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
8
3.1 Čistírny odpadních vod
Objektová skladba mechanicko biologických ČOV (3)
Kalové hospodářství
– Zahušťování primárního a biologického kalu
– Stabilizace kalu – aerobní x aerobní
– Uskladňovací nádrže
– Odvodňování kalu
Plynové hospodářství
– Plynojemy
– Odsíření kalového plynu
– Plynové motory, kotelna - výroba elektrické energie a tepla
– Spalování zbytkového kalového plynu
Provozní objekty – dílny, sklady, velín apod.
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
9
3.1 Čistírny odpadních vod
Schéma (velké čistírny) odpadních vod v Brně
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
10
3.1 Čistírny odpadních vod
Mechanické čištění (1)
Čerpací stanice – zajištění
potřebného hydraulického
spádu pro celý proces čištění
odpadních vod nebo jeho část
C6890 Technologie ochrany prostředí
5.Úprava a čistění vod z měst a obcí
11
- šneková čerpadla – vhodná pro
velké průtoky
- odstředivá ponorná čerpadla –
pro nižší průtoky – suché
splašky
3.1 Čistírny odpadních vod
Mechanické čištění (2)
Lapáky štěrku - jímky pro zachycení hrubých a těžkých předmětů,
sunutých odpadní vodou po dně stokové sítě
C6890 Technologie ochrany prostředí
5.Úprava a čistění vod z měst a obcí
12
3.1 Čistírny odpadních vod
Mechanické čištění (3)
Česle - zachycují plovoucí předměty a nečistoty (dřevo, plasty,
hadry)
Rychlost průtoku min. 0,3 m.s-1,max 1,2 m.s-1
C6890 Technologie ochrany prostředí
5.Úprava a čistění vod z měst a obcí
13
Dle průlin
• hrubé 60 mm a více
• jemné 6 až 60 mm
• velmi jemné 3 až 6 mm
Dle čištění
• ručně čištěné
• strojně čištěné
Jemné strojně stírané
Hrubé ručně stírané
3.1 Čistírny odpadních vod
Mechanické čištění (4)
Shrabky
Složení shrabků
- hadry 50 %
- papír 20 – 30 %
- plasty 5 – 10 %
- guma 2 %
- ovoce + zelenina 2 – 3 %
- nerozpadlé fekálie 2 – 3 %
- části domovního odpadu zbytek
C6890 Technologie ochrany prostředí
5.Úprava a čistění vod z měst a obcí
14
Zpracování
- Pračka - vyplavení organických látek
- Lis – odvodnění, snížení objemu
Pračka na shrabky
Lis na shrabky
3.1 Čistírny odpadních vod
Mechanické čištění (5)
Lapáky písku - mělké nádrže s velmi pomalým průtokem vody, ve
kterém sedimentují drobné pevné částice do cca 0,3 mm průměru
C6890 Technologie ochrany prostředí
5.Úprava a čistění vod z měst a obcí
15
Dle konstrukce
- horizontální
- vertikální
- vírové
- provzdušňované – s příčnou cirkulací
Zpracování písku
- pračka - vyplavení organických látek
Schéma horizontálního mechanicky
vyklízeného lapáku písku
Dle způsobu vyklízení
- ručně vyklízené – pouze malé ČOV
- mechanicky vyklízené
3.1 Čistírny odpadních vod
Mechanické čištění (6)
Lapáky tuků a olejů - 1,5 – 3 m hluboké nádrže s vháněním vzduchu
ode dna nádrže, odtahování tuků z hladiny do jímky (doba zdržení 5 -
10 minut)
C6890 Technologie ochrany prostředí
5.Úprava a čistění vod z měst a obcí
16
Foto z foťáku
komentář
Zpracování tuků
- do vyhnívací nádrže
3.1 Čistírny odpadních vod
Mechanické čištění (7)
Usazovací nádrže - Nádrže kruhového nebo obdélníkového tvaru s
pomalým horizontálním nebo vertikálním průtokem vody. Částice
znečistění s menší měrnou hmotností vystupují nad hladinu, a větší se
usazují na dně
C6890 Technologie ochrany prostředí
5.Úprava a čistění vod z měst a obcí
17
3.1 Čistírny odpadních vod
Mechanické čištění (8)
Primární kal
- odtahován ze dna usazovacích nádrží – shrabovací zařízení + čerpadla
- čerpán do kalového hospodářství
C6890 Technologie ochrany prostředí
5.Úprava a čistění vod z měst a obcí
18
- zlepšení sedimentačních
schopností možné tzv.
chemickým předsrážením dávkováním
chemikálie
před usazovací nádrží.
- síran železitý
- chlorid železitý
- síran hlinitý
- vápno
- polyaluminiumchlorid
3.1 Čistírny odpadních vod
Biologické čištění (1)
Aktivační nádrže – nádrže pro kontinuální kultivaci mikroorganismů, tedy
pro vytvoření aktivovaného kalu v provzdušňované AN. Základem je
nastavení optimálních podmínek pro život mikroorganismů
Cílem je odstranění biologicky rozložitelných látek organických
biochemickým pochody oxidačními a syntézními  syntézou nové biomasy
se z OV odstraní i část N a P
• přítok – mísení OV s recirkulovaným (vratným) kalem
• v aktivační nádrži
• oxická zóna - provzdušňování – provzdušňovací elementy, zdroj vzduchu
dmýchárna
• anoxická zóna – neprovzdušňovaná, pouze míchaná ponornými míchadly
• anoxická / oxická zóna – střídavě provzdušňovaná nebo míchaná
• odtok – aktivační směs odtéká do dosazovací nádrže
C6890 Technologie ochrany prostředí
5.Úprava a čistění vod z měst a obcí
19
3.1 Čistírny odpadních vod
C6890 Technologie ochrany prostředí
5.Úprava a čistění vod z měst a obcí
20
Oxická zóna se sekvencováním
Anoxická zóna Anoxická / oxická zóna
Biologické čištění (2) – schéma AN ČOV Brno - Modřice
3.1 Čistírny odpadních vod
Biologické čištění (3)
Aktivační nádrže – zlepšení účinnosti odstraňování N a P simultánním
srážením – dávkováním do aerační zóny
• koagulanty (síran železitý) – snížení obsahu P
• flokulanty – zlepšení usazování aktivovaného kalu
• metanol – k podpoření nitrifikace a denitrifikace při nízkém obsahu
živin v OV
Míchání aktivačních nádrží
• vzduchem
• ponornými míchadly
C6890 Technologie ochrany prostředí
5.Úprava a čistění vod z měst a obcí
21
3.1 Čistírny odpadních vod
Biologické čištění (4)
Provzdušňování aktivačních nádrží
Dmýchárna - zajišťuje dodávku vzduchu nejen pro aktivační nádrž, ale i pro
provzdušňovaný lapák písku
C6890 Technologie ochrany prostředí
5.Úprava a čistění vod z měst a obcí
22
Provzdušňovací elementy – přenos
vzduchu do vodního prostředí
3.1 Čistírny odpadních vod
Biologické čištění (5)
Dosazovací nádrže - nádrže kruhového nebo obdélníkového tvaru s
pomalým horizontálním nebo vertikálním průtokem vody. Částice
aktivovaného kalu se usazují na dně.
C6890 Technologie ochrany prostředí
5.Úprava a čistění vod z měst a obcí
23
• aktivovaný kal vracen na přítok
do AN
• přebytečný aktivovaný kal
zpracováván v kalovém
hospodářství
• vyčištěná vody do odtoku
3.1 Čistírny odpadních vod
Biologické čištění (6)
Odtokový objekt – musí umožňovat
- měření množství vypouštěných
OV se záznamem výsledků
měření
- odběr vzorků vypouštěných OV
automatickým odběrným
zařízením s uchováním vzorků
(proporcionální odběr ve vztahu
k průtoku)
C6890 Technologie ochrany prostředí
5.Úprava a čistění vod z měst a obcí
24
3.1 Čistírny odpadních vod
Dočišťování odpadních vod (1)
C6890 Technologie ochrany prostředí
5.Úprava a čistění vod z měst a obcí
25
Chemické srážení
- dávkování koagulantu do
odtoku za dosazovací nádrž
- vyžaduje další sedimentační
stupeň
3.1 Čistírny odpadních vod
Dočišťování odpadních vod (2)
Filtrace
- zemní filtry
- mikrofiltrace
- pískové filtry
C6890 Technologie ochrany prostředí
5.Úprava a čistění vod z měst a obcí
26
3.1 Čistírny odpadních vod
Dočišťování odpadních vod (3)
Dezinfekce – v případě, že se OV
- vrací do vodních toků, využívaných k plavání nebo provozování
vodních sportů (ohrožení lidského zdraví)
C6890 Technologie ochrany prostředí
5.Úprava a čistění vod z měst a obcí
27
- znovu využívá, jako např. v zemědělství pro závlahy.
Dezinfekce odpadní vody, Manukau,
Nový Zéland, kapacita 50 400 m3/h
3.1 Čistírny odpadních vod
Výstupy z procesu čištění (1)
Vyčištěná odpadní voda - zbytkové znečištění
C6890 Technologie ochrany prostředí
5.Úprava a čistění vod z měst a obcí
28
Ukazatel
Znečištění (kg/rok, mg/l)
limit skut. limit skut.
CHSK 10.000 933 800 40 29
NL 10.000 338 100 30 10,5
RAS 20.000 19 642 000 1200 610
Pcelk 3.000 19 320 3 0,6
Nanorg 20.000 161 000 20 5
AOX 15 1 288 0,2 0,04
Hg 0,4 16,1 0,002 0,0005
Cd 2 12,88 0,01 0,0004
3.1 Čistírny odpadních vod
Výstupy z procesu čištění (2)
Rozsah a četnost kontroly – dány
- povolením
- odběry a rozbory vzorků - pravidelně minimálně 52 x za rok na současně na přítoku i
odtoku
- 24 hodinový slévaný vzorek, tj. směsný vzorek získaný během 24 hodin sléváním 12
dílčích vzorků odebíraných v intervalu 2 hodin, objem úměrný aktuální hodnotě průtoku
v době odběru dílčího vzorku (typ C)
- dvouhodinový směsný vzorek získaný sléváním 8 dílčích vzorků stejného objemu v
intervalu 15 minut (typ A).
- přípustný počet vzorků nesplňujících emisní limity – stanoven vyhláškou
- plánem kontrol (vyhl. 428/2001 Sb.)
- v kontrolních profilech technologické linky čistírny odpadních vod
C6890 Technologie ochrany prostředí
5.Úprava a čistění vod z měst a obcí
29
3.1 Čistírny odpadních vod
Výstupy z procesu čištění (3)
Odpady
- štěrk, písek - skládkování
- shrabky - skládkování
- tuky – zpracování ve vyhnívacích nádržích
- kal – viz další část prezentace
- kalový plyn – viz další část prezentace
C6890 Technologie ochrany prostředí
5.Úprava a čistění vod z měst a obcí
30
3.1 Čistírny odpadních vod
Výstupy z procesu čištění (3)
Emise pachů
Příčiny
- pachové látky obsažené v OV
- nekontrolovatelné anaerobní procesy – nedostatek kyslíku, nadměrné
zatížení biologického stupně, neodborná obsluha
Způsoby eliminace - jednoduché zakrytí nebo hermetické s odsáváním
vzduchu
Typy čištění
- dezodorizace, maskování – přidávání látek na přeměnu či překrytí pachu
- speciální biofiltry – náplň kompostu, humusu, směsi rašeliny a stromové
kůry
- chemické pračky – až 4 stupně, přestup pachu do vhodné kapaliny
C6890 Technologie ochrany prostředí
5.Úprava a čistění vod z měst a obcí
31
3.2 Čistírny průmyslových vod
Průmyslové odpadní vody – vznikají při použití vody ve
výrobních procesech a v zemědělství
Specifika průmyslových odpadních vod
- znečištění
- převážně organicky znečištěné - průmysl potravinářský,
papírenský, farmaceutický, textilní, koželužský
- převážně anorganicky znečištěné - průmysl hutní, keramický,
sklářský, těžba a úprava rud, výroba hnojiv, povrchová úprava
kovů, anorganická chemie
- množství a rovnoměrnosti vypouštění
- recyklace vody, schopnost použité technologie šetřit vodu
- směnnost provozu
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
1
3.2 Čistírny průmyslových vod
Charakter netoxických znečišťujících látek
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
2
Znečišťující látky Příklady
ROZPUŠTĚNÉ
Organické
- Biologicky rozložitelné Cukry, mastné kyseliny, aminokyseliny
- Biologicky obtížně nerozložitelné Azobarviva, ligninsulfonové a humínové kyseliny
Anorganické Těžké kovy, chemikálie
NEROZPUŠTĚNÉ
Organické
- Biologicky rozložitelné Škrob, bakterie
- Biologicky nerozložitelné Papír, plasty
- Usaditelné Celulozová vlákna
- Neusaditelné Bakterie, papír
- Koloidní Bakterie
- Plovoucí Papír, oleje, tuky
Anorganické
- Usaditelné Písek, hlína
- Neusaditelné Brusný prach
3.2 Čistírny průmyslových vod
Charakter toxických znečišťujících látek
- biologicky rozložitelné (fenol, formaldehyd)
- biologicky obtížně rozložitelné (pesticidy, organochlorované uhlovodíky)
Metody čištění průmyslových OV
- Neexistuje jediný ekonomický přijatelný universální proces, kterým by bylo
možné odstranit všechny formy znečištění
- Nutnost kombinace několika zcela rozdílných procesů (jednotkových operací)
- volba zařazení jednotlivých procesů záleží na charakteru znečištění, přičemž
proces
1. musí být účinný a měl by být ekonomicky přijatelný
2. neměl by být příliš náročný na spotřebu energií
3. neměl by být zdrojem vnosu dalších znečišťujících látek (Cl-, SO4
2- …)
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
3
3.2 Čistírny průmyslových vod
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
4
Společné čištění MOV a POV
Optimální řešení – pokud to podmínky alespoň trochu dovolují
Hlavní výhody:
1. úspora investičních a provozních nákladů při výstavbě a provozu jedné
velké čistírny než dvou menších
2. možnost získání dokonalejší technologie čištění a kvalifikovanější
obsluhy pro velkou čistírnu
3. splaškové vody mají přebytek dusíku a fosforu, kterých bývá u
průmyslových OV málo
4. ředěním průmyslovými OV vodami splaškovými se sníží koncentrace
některých toxických látek u průmyslových OV, čímž se umožní jejich
biologické čištění
Nevýhody:
1. toxické látky v průmyslových OV – problémy s čištěním
2. sankce za nedodržení limitů kanalizačního řádu
3.2 Čistírny průmyslových vod
Oddělené čištění POV
Mechanické čištění
- všechny již dříve zmíněné způsoby
- + filtrace, vakuová odparka (destilace, odpařování vody)
Biologické čištění
- všechny již dříve zmíněné způsoby aerobní či anaerobní
Chemické čištění
- srážení
- oxidace a redukce
- čiření
- neutralizace
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
5
3.2 Čistírny průmyslových vod
Biologické čištění - Srovnání aerobního a anaerobního způsobu čistění
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
6
Aerobní Anaerobní
Rychlejší Pomalejší
Více kalu Méně kalu
Větší spotřeba energie Menší spotřeba energie
Není produkována energie Je produkován CH4
Více účinné při nižším CHSK Více účinné při vyšším CHSK
Spolehlivější Sklon k tvorbě nánosů
Méně vhodné pro odstranění
patogenů a parazitů
Účinnější pro odstranění patogenů a
parazitů
3.2 Čistírny průmyslových vod
Chemické čistění (1)
Čiření
Postupy, které odstraňují z vody zákal ve formě jemně suspendovaných
částic.
Používají se různá chemická činidla - flokuanty nebo koagulanty
Suspendované částice se shlukují do větších částic (vločky), které dobře
sedimentují nebo filtrují
Neutralizace
Používá se většinou pro předčistění odpadních vod.
Cílem je upravit pH vody na stanovenou hladinu v rozmezí 6,5 – 8. Ideální
je smíchání zásadité a kyselé vody. Většinou přidání příslušné látky
(průmyslová výroba)
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
7
3.2 Čistírny průmyslových vod
Chemické čistění (2)
Oxidace a redukce
Pokud odpadní vody obsahuje znečisťující látky, které odebírají kyslík
(oxidují), používají se chemická činidla pro zastavení těchto procesů
(chlorové vápno, chlornany).
Použití také při odstranění zápachu nebo zabarvení vody (škrobárenský
průmysl)
Srážení
Provádí se po fyzikálním čistění.
Cílem je převedení dobře rozpustných látek na hůře rozpustné nebo
nerozpustné (ropné látky, pesticidy)
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
8
3.2 Čistírny průmyslových vod
Filtrace
Dle hydrauliky
- gravitační – pouze tlak vodního sloupce
- tlaková – voda se do filtru vhání pod tlakem
Materiál filtrů
- síta s oky různých velikostí
- písek
- aktivní uhlí
- membrány - mikrofiltrace, nanofiltrace ultrafiltrace, reverzní osmóza
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
9
3.2 Čistírny průmyslových vod
Typické schéma procesu čištění PVO
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
10
Předčištění
Fyzikální /
chemické čištění,
separace tuhé fáze
Čištění
Biologické čištění
Aerobní /
anaerobní čištění /
kontinuální
Dočištění
Filtrace,
absorpce
Vypouštění čistých
výtoků
3.3 Malé čistírny odpadních vod
Technické parametry malých ČOV
• obce, městské části a menší města
• do cca 5.000 ekvivalentních obyvatel (EO)
• resp. 1.250 – 2.500 m3.h–1
• rodinné domy
Specifika malých čistíren
• silně nerovnoměrný nátok v průběhu dne
• množství balastních vod
• proti velkým ČOV chybí
• primární sedimentace
• samostatná stabilizace kalu
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
1
3.3 Malé čistírny odpadních vod
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
2
Přirozené biologické čistění (1)
Závlaha - nejstarší způsob, využívá živiny obsažené v odpadní vodě,
aplikované vody musí splňovat přísné zemědělské požadavky na znečistění
Biologické rybníky - nádrže o
velké rozloze a malé hloubce,
samočisticí proces je
zintenzívněn stálým
provzdušňováním, u některých
typů i možnost nasazení vybrané
vhodné rybí osádky
3.3 Malé čistírny odpadních vod
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
3
Přirozené biologické čistění (2)
Kořenové čistírny - využívají přírodních pochodů probíhajících v kořenech
rostlin, určeny pro malé obce, významně snížená účinnost v zimních období
3.3 Malé čistírny odpadních vod
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
4
Mechanické čištění
- možné využít kompaktních
zařízení
- chybí primární sedimentace
3.3 Malé čistírny odpadních vod
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
5
Biologické čistění (1)
Oxidační příkop
dlouhodobá nízkozatěžované aktivace
se současnou aerobní stabilizací kalu
Předností vysoká provozní bezpečnost
a možnost vyrovnávání nárazů
hydraulického a látkového zatížení.
3.3 Malé čistírny odpadních vod
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
6
Biologické čistění (2)
Diskontinuální systém čištění – SBR reaktory
Čištění OV v časově oddělených fázích
- mechanicky předčištěná OV
se po nátoku mísí s
aktivovaným kalem, směs
řízeně provzdušňována.
- po přerušení dodávky
vzduchu oddělování
aktivovaného kalu od
vyčištěné vody, usazení kalu
a odčerpání vyčištěné OV do
odtoku
3.3 Malé čistírny odpadních vod
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
7
Biologické čistění (3)
Skrápěné biologické filtry
- otevřené válcové nádrže, na nepravém dně (roštu) uložena vrstva
materiálu výšky 2 – 4 m (nosič biofilmu)
- materiál - hrubé kamenivo, u moderních plasty
- povrch rovnoměrně
skrápěn
mechanicky
čištěnou vodu za
intenzivního
přístupu vzduchu
3.3 Malé čistírny odpadních vod
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
8
Biologické čistění (4)
Ponořené biologické filtry
- uzavřené nádrže, na roštu uložena vrstva materiálu výšky 2 – 4 m
- materiál – např. polystyren
- OV přiváděna ode dna, provzdušnění zajištěno aeračním roštem
- nahoře strop s tryskami pro
- odtok vyčištěné OV
- zabránění úniku náplně
3.3 Malé čistírny odpadních vod
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
9
Biologické čistění (5)
Rotační biodisky
Kombinace biologického filtru a aktivace s mechanickou aerací
Disk – střídavě ve vzduchu a ve
vodě - kontinuální přísun živin,
substrátu a kyslíku ke směsné
kultuře mikroorganismů tvořící
biofilm. Přebytečná biomasa se
z povrchu disků odstraňuje
střihovými silami vyvolanými rotacemi.
Disky – plasty (polystyren, PE) 0,5 –
3,5 m; 10 – 20 mm; mezery 10 – 40 mm
3.3 Malé čistírny odpadních vod
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
10
Domovní čistírna odpadních vod
A - Usazovací a kalový
prostor
B - Membránový modul
C – Aktivace
D - Akumulační prostor
E - Dosazovací prostor
F - Odtok
4 Kalové hospodářství
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
1
Zahušťování kalu (1)
Účelem je odstranění části volné vody s případným použitím organických
flokulantů
Kal
- primární – z mechanického čištění
- biologický (sekundární) – z biologického čištění
- chemický – (terciální) – z dočištění
Způsoby zahušťování
- gravitační
- flotační
- strojní
4 Kalové hospodářství
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
2
Zahušťování kalu (2)
Gravitační zahušťování
- vhodné pro primární a terciální kal před dávkováním do vyhnívací nádrže
- kontinuální provoz s pomaloběžným mícháním nádrže
- doba zdržení – léto 24 h, zima 48 h
- odsazená voda odtéká pilovým
přepadem zpět před usazovací
nádrže
- dosahovaná sušina – 5 – 6 %
4 Kalové hospodářství
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
3
Zahušťování kalu (3)
Flotace
- vhodné pro biologický (sekundární)
kal před dávkováním do vyhnívací
nádrže
- do kalové suspenze vháněn
vzduch, na mikrobublinky se
nabalují kalové částice, které jsou
vynášeny k hladině - zahuštěná
plovoucí vrstva se stírá
- odsazená voda odtéká zpět před
usazovací nádrže
Zahušťovací nádrž, Flotační jednotka
ČOV Brno - Modřice
4 Kalové hospodářství
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
4
Zahušťování kalu (4)
Strojní zahušťování
- zahušťovací odstředivky
- lyzátovací odstředivky –
dezintegrace na menší částečky,
zvýšení produkce kalového plynu
- rotační síta
- sítopásové lisy
4 Kalové hospodářství
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
5
Stabilizace kalu (1)
Mikroorganismy rozkládají biologicky rozložitelné látky v surovém
kalu
Aerobní stabilizace - organická hmota je oxidována na CO2 a H2O
- Výhody
- srovnatelný stupeň rozkladu s anaerobní stabilizace
- nízké koncentrace BSK5 a amoniakálního dusíku v kalové vodě
- Jednoduchý provoz, nízké investiční náklady
- Nevýhody
- vysoká spotřeba elektrické energie
- horší odvodňovací schopnosti kalu
4 Kalové hospodářství
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
6
Stabilizace kalu (2)
Anaerobní stabilizace - uvolňuje se kalový plyn (s obsahem metanu)
- Výhody
- vývin kalového plynu s možností výroby elektrické energie a tepla
- lepší odvodňovací schopnosti kalu
- Nevýhody
- vyšší požadavky na tepelnou energii – vyhřívání vyhnívacích nádrží
- horší kvalita kalové vody
- náročnější provoz – výbušné prostředí
4 Kalové hospodářství
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
7
Stabilizace kalu (3)
Anaerobní stabilizace
- dle teploty
- psychrofilní nevyhřívané
- mezofilní 27 – 45oC
- termofilní 45 - 60oC
- míchání vyhnívacích nádrží
- přerušované
- nepřetržité
- způsob míchání
- mechanicky
- kalovým plynem
- doba vyhnívání 15 – 30 dní
- kalový plyn do plynojemu
4 Kalové hospodářství
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
8
Stabilizace kalu (4)
Anaerobní stabilizace
- hydrolýza – probíhá působením fermentačních bakterií, polymery se
rozkládají na nízkomolekulární látky rozpustné ve vodě (např. celulóza
a škrob na glukózu)
- kyselé kvašení – rozkládá produkty 1. stupně působením acetogenních
bakterií na nižší alifatické kyseliny a alkoholy (kyselina octová)
- metanové kvašení – metanizační bakterie převádějí produkty kyselého
kvašení na metan (kalový plyn)
Kalový plyn – směs plynných produktů – metan + oxid uhličitý (H2, N2, H2S),
- dobře pracující nádrže: 65 – 75% CH4 + 25 – 35% CO2
- využití - vyhřívání vyhnívacích nádrží, ohřev vody, vytápění budov
čistírny, kogenerace na elektrickou energii
4 Kalové hospodářství
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
9
Stabilizace kalu (5)
Uskladňovací nádrž
- dobíhají metanizační procesy
- dochází k oddělení kalu od kalové vody
- nutnost míchání - míchadla
- kalová voda se vrací do čistícího procesu – vysoký obsah
amoniakálního dusíku
- stabilizovaný kal je následně odvodňován
4 Kalové hospodářství
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
10
Odvodňování kalu
- stabilizovaný kal cca 5 hm. %
Způsoby odvodňování
- gravitační
- kalová pole 65 hm. %
- kalové laguny
- strojní
- odstředivky 30-35 hm. %
- sítopásové lisy 27-55 hm. %
- kalolisy 35-50 hm. %
- sušení 85-92 hm. %
- Efektivní strojní odvodnění za
použití polyflokulantů
Sušení kalu
ČOV Brno - Modřice
Příprava
koagulantu
4 Kalové hospodářství
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
11
Nakládání s odvodněnými kaly (1)
Vlastnosti stabilizovaného kalu
- minimální náchylnost k dalšímu rozkladu (nezpůsobuje pachové a
hygienické problémy)
- dobré hnojivé vlastnosti - poměr organické a anorganické složky 1 : 1
- někde a někdy vyšší obsah těžkých kovů, persistentních organických
polutantů (POPs) či polyaromatických ulovodíků (PAU) - nutné zabránit
už jejich vstupu do odpadních vod
- vysoký obsah patogenních organismů
Vyloučení nebezpečných vlastností odpadu
- způsob a četnost ověřování stanoví pověřená osoba v osvědčení o
vyloučení nebezpečných vlastností odpadu
4 Kalové hospodářství
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
12
Nakládání s odvodněnými kaly (2)
Aplikace na zemědělskou půdu – 2 kategorie (vyhl. 382/2001 Sb.)
- kaly I. kategorie – možná obecná aplikace
- kaly II. kategorie – pouze pro technické plodiny, 3 roky ne zelenina a
ovoce
Podmínky
- do 48 hodin musí být kaly zapraveny do půd
- potřeba živin musí být doložena výsledky rozborů půd
- požadavky na minimální obsah sušiny
- nepřekročení mezních hodnot rizikových látek
- nepřekročení mezních hodnot mikroorganismů (termotolerantní
koliformní bakterie, enterokoky, salmonela – lze docílit hygienizací
Hygienizace kalu - po odvodnění kalu – vápnění nebo pasterizace
4 Kalové hospodářství
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
13
Nakládání s odvodněnými kaly (3)
Kompostování
- zpracování biologický rozložitelných odpadů (zákon č. 185/2001 Sb.)
- nutná vhodná surovinová skladba
- přeměna organické hmoty na humusové složky působením aerobních
mikroorganismů. Přívod vzduchu základní podmínkou
- provzdušňování překopáváním, tlakovou
aerací nebo odsáváním vzduchu
nasyceného oxidem uhličitým z kompostu
zpravidla přes vzdušný filtr
- vyhl. 341/2008 Sb.) stanoví požadavky na
kvalitu v závislosti na způsobu využití
kompostu.
- kontrola kvality každé předávané šarže -
1 x za 3 – 4 dny (těžké kovy)
4 Kalové hospodářství
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
14
Nakládání s odvodněnými kaly (4)
Spalování
- samostatné spalovny odvodněného kalu – ČR
řídce
- přídavné palivo (spalovny TKO, teplárny a
elektrárny, cementářské pece)
- v podmínkách BVK – Cementárna Mokrá
- vnitřní norma na výrobu pevného biopaliva „Palikal“
- stanoveny požadavky na obsah těžkých kovů (Hg, Cd, Cr,
Cu, Ni, Pb, Zn, Sb, As, Co, Mn, V, Tl), TOC, celkové síry,
celkového chloru, vodíku, granulometrii, výhřevnost a
popel.
- získán certifikát
Skládkování - postupný útlum vlivem legislativy EU
4 Kalové hospodářství
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
15
Nakládání s odvodněnými kaly (5)
Nakládání s kaly ve vybraných zemích
Země Množství
(1000t suš/r)
Zemědělství
%
Skládkování
%
Spalování
%
Dánsko 150 43 29 28
Francie 900 27 53 20
Irsko 23 23 34 43
Německo 2 750 25 65 10
Nizozemsko 280 36 32 12
Průměr 35 42 23
Česká republika 176 70 29 1
4 Kalové hospodářství
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
16
Plynové hospodářství (1)
Plynojemy
- mokrý - válcová nádoba zdola otevřená a ponořená do vody. Plyn se
jímá mezi vodní hladinu a nádobu, která se podle potřeby tlakem
plynu vynořuje z vod
- suchý (membrány o vysoké
pevnosti)
- podlahová
- vnější – napínána přetlakem vzduchu
- vnitřní – proměnlivý objem plynu
Spalování zbytkového bioplynu
Odsíření
Plynojemy
4 Kalové hospodářství
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
17
Plynové hospodářství (2)
Odsíření
- zařízení sloužící k odstraňování sulfanu - H2S adsorpcí speciálním
sorpčním materiálem - aktivním uhlím s následnou katalytickou
oxidací kyslíkem přítomným v kalovém plynu na elementární
síru, která zůstane zachycena na sorbentu.
- účinnost odsíření se pohybuje mezi 96 - 99 % podle koncentrace
H2S
Spalování zbytkového kalového plynu
- automatické plynové hořáky, spalující nízkotlaký a
středotlaký kalový plyn
- použití
- v případě přebytků
- při odstávce kogenerace
4 Kalové hospodářství
C6890 Technologie a nástroje ochrany životního prostředí
IV. Úprava a čistění vod
18
Plynové hospodářství (3)
Kogenerace
- motory pro výrobu elektrické energie a tepla spalováním kalového
plynu
- Složení kalového plynu
- CH4 – 65 – 75%
- CO2 – 25 – 35%
- Výhřevnost
- 21 – 29 MJ.kg–1