Bilance spotřeby vody a recyklace šedé vody

Lidská civilizace čelí patrně jedné z největších klimatických krizí ve své historii. Růst světové populace a nestřídmé konzumní chování k přírodním zdrojům a životnímu prostředí má zásadní vliv na její průběh. Ačkoliv se může optikou českého obyvatele zdát, že vody máme dostatek, není to tak zcela pravda.

Legislativa i vize v oblasti řešení měst navádějí k přechodu od lineárního způsobu zacházení s vodami a zdroji k tzv. cyklickému přístupu, který více vyhovuje požadavkům na udržitelnost. Základní schéma v sobě zahrnuje co největší využití srážkové vody a recyklaci vod a odpadů, a to jak v celkovém, tak i lokálním pohledu.

Co je šedá voda?

Podle DIN 4045 (2003) je šedá voda komunální voda bez fekálií a moče. Např. jsou to vody z van, sprch, umývadel a výlevek. Šedou vodu, zejména z koupelen, je možné po úpravě využívat jako vodu provozní (tzn. Světle šedá voda - odpadní voda z umývadel, sprch, van. Tmavě šedá voda - odpadní voda z kuchyňských dřezů, myček nádobí a praček. Bílá voda - vzniká z šedé vody po přečištění a hygienizaci.

Šedá voda obsahuje nerozpuštěné látky v pevné nebo kapalné podobě, které se projevují tvorbou emulzí a povlaků. Příkladem plovoucích látek jsou tuky nebo pyl. Látky o podobné hustotě jako voda tvoří zákal, který se může či nemusí usazovat (sedimentovat). Charakteristické je kolísání hodnot znečištění, které vyplývá z rozdílného životního stylu.

Z hlediska chemického složení šedé vody je poměr mezi CHSK a BSK5 zpravidla 4:1, což ukazuje na vyšší podíl obtížněji rozložitelných organických látek (v klasických komunálních vodách je poměr CHSK a BSK5 obvykle okolo 2:1). Tento nepříznivý poměr platí zejména pro odtoky ze sprch, kde se používají mýdla a šampony.

Čtěte také: Jak Správně Vyplnit Bilanci Odpadu?

Šedé vody lze s výhodou použít na splachování WC nebo pro zalévání zeleně.

Využití tepelné energie šedé vody

Dalším aspektem využití odpadních šedých vod, který nelze pominout, je značný tepelný potenciál obsažený v šedých vodách. Její využití se přímo nabízí. Teplota šedých vod je různá a je závislá na mnoha faktorech v rámci např. návštěvnosti zařízení, směnnosti provozu apod.

Spotřeba energie na ohřev teplé užitkové vody, která tvoří velkou část šedých vod, tvoří dnes 25 až 75 % celkových nákladů na energie domácností podle tepelných parametrů objektu (např. pasivní dům). Nyní využíváme pouze 10 % energie, kterou vložíme do ohřátí teplé užitkové vody.

Energetické využití tepla z šedých vod Teplota šedé vody je různá a závisí na mnoha faktorech, jako je návštěvnost zařízení, směnnost provozu apod. Proto je potřebné individuální posouzení každého objektu. Logické je, že ekonomičnost bude lepší tam, kde je vyšší produkce odpadních vod i potřeba a kde se vypouští voda s vyšší teplotou.

Využití energie z těchto vod se přímo nabízí, za zvážení ale stojí, ve kterých případech to je vhodné a přínosné (z různých hledisek). Logické je, že ekonomičnost bude lepší tam, kde je větší produkce odpadních vod, vypouští se voda s vyšší teplotou a kde je i větší potřeba užitkové vody. Využití tepla z odpadní vody přímo k předehřívání studené vody. Recyklace tepla ze šedých vod je jedním ze způsobů, jak snížit náklady na ohřev teplé užitkové vody, provozní spotřebu teplé vody, popřípadě na vytápění objektu.

Čtěte také: Důležitost uhlíkové bilance lesů

Používané metody

Odebírání tepla z odpadní vody lze provádět buď lokálně, nebo centrálně. O volbě metody rozhoduje průtok odpadní vody. Pro menší aplikace a rodinné domy je investičně zajímavější lokální rekuperace tepla, která reaguje na aktuální spotřebu. U větších aplikací je možno odpadní vodu akumulovat, odebrat z ní potřebné teplo a až po té jí vypustit do stokové sítě nebo na čistírnu odpadních vod.

Lokální systémy

Lokální systémy rekuperace tepla jsou založené na principu odebírání tepla z odtékající vody, která předehřívá studenou vodu do sprch nebo jiných aplikací. Existují opět dva druhy aplikací:

• předehřev studené vody pro okamžitou spotřebu
• předehřev studené vody do zásobníku teplé užitkové vody

Obě uvedená řešení odebírání tepla jsou vhodná pro rodinné domy a menší provozy.

Předehřev studené vody pro okamžitou spotřebu

Výhodou tohoto zapojení je, že se voda předehřívá v souvislosti se spotřebou. Časová prodleva, od které je předehřátá voda k dispozici, je závislá na délce potrubí a umístění tepelného výměníku. Teplota předehřáté vody se pohybuje kolem 20 °C a lze ji přímo napojit do okruhu sprch nebo umyvadel. Toto opatření má za následek snížení spotřeby rozváděné teplé užitkové vody. Ve směšovací baterii se smíchává menší podíl teplé vody s větším podílem vody předehřáté. Tento systém má větší účinnost než předehřátí vody do zásobníku teplé užitkové vody, protože je umístěn blíže směšovací baterii a snižují se ztráty v rozvodném potrubí.

Předehřev studené vody do zásobníku teplé užitkové vody

Druhou uváděnou možností je vést předehřátou vodu do zásobníku teplé užitkové vody, kde se dohřívá na příslušnou požadovanou teplotu. Tento systém je investičně náročnější a má menší účinnost než výše popsaný systém. S výhodou lze při odvádění vody do zásobníku použít tzv. stratifikace teploty, to znamená předehřátou vodu odvádět do místa ve výměníku, které má příslušnou teplotu. Teplotní vrstvení je ovlivňováno především způsobem přívodu a odběru pracovní látky zásobníku. Pro správnou funkci zásobníku je nutné nejen vrstvení podle teploty vytvořit, ale hlavně je udržet, aby nedegradovalo.

Čtěte také: Jak Funguje Ekologická Bilance Rovnice?

Pro přirozené udržení teplotního vrstvení objemu zásobníku vlivem vztlakových sil se zásadně používají stojaté štíhlé zásobníky, u kterých dochází k přirozenému teplotnímu rozvrstvení objemu a jeho snadnému udržení. Pro řízení teplotního rozvrstvení se využívá speciálních samočinných stratifikačních vestaveb nebo regulačních prvků.

Různé způsoby řízeného teplotního vrstvení

• První způsob řízení stratifikace ventily ovládanými na základě porovnávání teploty v dané vrstvě zásobníku a teploty přiváděné vody se využívá při rozdělení objemu akumulace do více zásobníků, např. u velkých soustav pro bytové domy.
• Jednodušším způsobem bez nároku na regulaci a elektrickou energii jsou samočinné trubkové stratifikační vestavby, které pracují na základě rozdílu hustot mezi přiváděnou vodou z výměníku a vrstvami akumulačního zásobníku. Voda je přiváděna vždy pod vrstvu, která má nižší hustotu.
• Trubkové vestavby jsou levné prvky, zpravidla z plastového potrubí. Odbočky jsou opatřeny velmi lehkými zpětnými klapkami. Speciální talířové vestavby mají gravitační zpětné klapky. U trubkových vestaveb je důležité udržet nízkou rychlost v přívodním potrubí, aby nebylo teplotní rozvrstvení narušeno účinkem kinetické energie proudu přiváděné vody.

Centrální systémy

Centrální systémy jsou vhodné pro větší objekty, které produkují větší množství šedých vod. U těchto aplikací, kde je odběr vody kolísavý, se voda shromažďuje v akumulační jímce, která slouží jako zdroj tepla pro primární okruh tepelného čerpadla. Jedná se o komplexní zařízení pro čištění šedých vod a odběr tepla.

Velkou výhodou tohoto uspořádání je velice jednoduchá konstrukce tepelného výměníku, který je možno řešit plastovými resp. kovovými trubkami nebo hadicemi s nízkými investičními náklady. Úskalím tohoto řešení je, že nemůžeme vodu ochladit na libovolnou teplotu. Pokud necháme tepelnému čerpadlu odebírat teplo z šedé vody bez kontroly teploty, může se stát, že jímka zamrzne.

Možnosti spotřeby vody

V tabulce 1 jsou množství šedých vod uvažovaných v jednotlivých zemích na jednoho EO. Aby se zajistila vypovídající hodnota, nabízí se vycházet z toho, kde vody vznikly (nebo na co byly použity).

Průměrný objem vyprodukované šedé vody se pohybuje u rodinných domů mezi 55 - 112 l/EO.den (pozn: EO = jednotka pro výpočet bilance znečištění vztažená na 1 obyvatele). Některé aplikace, jako hotely, bazény, wellnes centra, mají spotřebu teplé vody až 400 l/EO.den a teplota vypouštěné vody je vyšší než teplota běžných komunálních vod. Pohybuje se mezi 18 - 35 °C.

Denní produkce šedé vody v objektech pro bydlení a ubytování se v ČR pohybuje v rozmezí od 35 do 65 l/EO × den (některé zdroje uvádí až 100 l/EO × den).

V Německu je v privátní sféře dle oficiálních statistik průměrná spotřeba 127 l/(os.den). Spotřeba v hotelích je pak obvykle zřetelně vyšší. V závislosti na velikosti a vybavení hotelu a rozsahu služeb je spotřeba na jednoho hosta (G) značně rozkolísaná. Spotřeba ve tříhvězdičkovém hotelu je kolem 150 l/(G.den), v pěti hvězdičkovém pak 1000 l/(G.den) - podle firmy Intaqua. Jiné zdroje uvádějí 150 - 600 l/(G.den).

Vlastnosti šedé vody

Poměr mezi CHSK a BSK5 je zpravidla 4:1. Což ukazuje na vyšší podíl hůře odbouratelných organických látek. V klasických komunálních vodách poměr obvykle 2:1. To platí zejména pro odtoky ze sprch, kde se používají mýdla a šampony. Co se týká pH, to je u komunálních vod 7-8, u šedých vod, jména s podílem vod z praní jsou vody zásadité (pH9-10), naproti tomu vody z klasických kuchyní jsou spíše kyselé nebo mírně zásadité pH 5-8,6.

Teplota šedých vod z oblasti van a sprch, a praček kolísá mezi 18 a 38oC, neboť pro hygienické účely je používána teplá voda. Následkem vyšší teploty je Rychlý rozvoj mikroorganismů. Měření obsahu NL a zákalu vypovídají o původu částic a koloidů. Právě pak koloidy a plovoucí látky mohou být příčinou problémů při úpravě šedých vod.

Z tabulek je zřejmé, že charakteristické je zejména kolísání hodnot, které vyplývá z rozdílného životního stylu. Konstatovat se ale dá, že nejméně zatížené jsou vody ze sprch a mytí. Vody z kuchyní je díky vyšším obsahům zbytků hodně zatížená. Z těchto poznatků se tedy pak dá vycházet a šedou vodu dá dělit na vhodnou a podmíněně použitelnou pro recyklaci.

Šetření vodou v domácnosti

Pokud „průměrný občan“ bydlí ve standardní zástavbě, má možnost šetřit vodou „jen“ při jejím používání. Co to znamená?

• pouštět vodu pomalu a jen nutné množství a po nutný čas, např. o teplotu vody - i středně špinavé prádlo lze dobře vyprat ve studené vodě. Ohřev vody v pračce není ekonomický (spotřeba el.
• moderní záchody s dvoupolohovým splachovačem spotřebují 3 a 6 litrů vody pro dokonalé spláchnutí (spotřeby bidetů nejsou známy), někdy se vyplatí instalovat doma pisoár, protože má nižší spotřebu vody na akci.
• myčka nádobí má nižší normovanou spotřebu vody, než ve srovnání s mytím nádobí pod tekoucí vodou. Oproti mytí nádobí pod tekoucí vodou spotřebuje myčka asi pětinu vody a má o třetinu nižší provozní náklady.

Hospodaření s dešťovou vodou

Vodu ze střechy nemusíme odvádět do kanalizace, ale prostřednictvím zelené střechy ji můžeme zadržovat na pozemku, anebo jí sbírat do jímky a používat ji pro zalévání trávníku, chodníků apod., ale také pro splachování záchodů. To je celkem bezpečné a nevznikají při tom žádné hygienické problémy. Vyžaduje to však investice, především instalaci jímky.

Recirkulace použité vody

Odpadní vodu dělíme na černou, žlutou (moč) a šedou. Šedou vodu lze po mírné úpravě použít zase ke splachování WC, bez hygienických problémů s její jakostí. Vyžaduje to jen oddělení odvodu odpadní vody z koupelny (a případně z kuchyně) od odpadu z WC, a zřízení zásobní nádrže s předřazeným sedimentačním prvkem, jejíž objem může být relativně malý odpovídající několikadenní spotřebě. V tomto případě „nešidíme“ na stočném a odvádíme do kanalizace jen dvakrát použitou vodovodní vodu.

Vlastní studna

Toto je klasické řešení, v mnoha případech vyhovující, ale také s řadou problémů. Především je zde problém jakosti vody. Vodovody pro veřejnou potřebu dodávají vodu splňující evropské standardy po celý rok a jsou stále kontrolovány podle příslušných zákonů a vyhlášek. Pokud existují problémy, jsou spíše v přípojkách a domovních rozvodech. Navíc můžeme počítat s dodávkou vody i v suchých obdobích. Za to vše platíme vodné. Udržování a kontrola jakosti vody z vlastní studny je v podstatě dosti náročná činnost, tedy pokud chceme mít pitnou vodu podle legálních standardů. Obecně platí: I když plánujeme vykopat nebo obnovit studnu, tak v zástavbě rodinných domků nemůže u každého být studna, která pokryje dnešní požadavky na zásobování vodou (množství a kvalita)...

Příklad z praxe

Posouzením úspor na vodném a stočném zpětným využitím šedé vody v menším hotelu v Krušných horách se ukázalo, že doba návratnosti se pohybuje kolem 10 let s úsporou na vodném cca 20 000 Kč/rok. Řešení je ekonomické, ale i šetrné k přírodě a k přírodním zdrojům.

Pro hotel je přibližná produkce šedé vody na měrnou jednotku a den 90 l/den na jedno lůžko. Tyto hodnoty vyplývají ze spotřeby vody na sprchování jednoho člověka a mytí rukou v průběhu dne. Čistit všechnu šedou vodu není zapotřebí. Abych byla pokryta spotřeba provozní vody pro splachování a úklid, je třeba, aby se množství vody provozní rovnalo množství vody šedé.

Na základě vyhodnocení ekonomické bilance s prostou dobou návratností investic jsem zjistila, že tato investice je vykompenzována úsporou pitné vody. Ta v časovém horizontu 14 let investice pokryje a dále funguje jako úsporné opatření na chodu hotelového objektu. Na základě zjištěných informací považuji tento systém v mnou zvoleném objektu za výhodný - a to i přesto, že vzhledem k spotřebě v mnou hodnoceném objektu 1 m3/den vychází doba návratnosti delší než 10 roků. Tento systém se vyplatí navrhovat do větších zařízení, kde je vyšší spotřeba pitné vody a následné vyčištěné vody. V tomto případě se vložená investice vrátí mnohem dříve.

Tabulka: Kalkulace úspor při použití předehřevu studené vody

tags: #bilance #spotreby #vody #recyklace #šedé #vody

Oblíbené příspěvky:

• Jak vybrat ekologickou tašku?
• JES v ČR
• Komplexní průvodce místním šetřením
• Poplatky za komunální odpad
• Praktické odpadkové koše