Recyklace odpadní vody: Principy a využití

V globálním měřítku je jí dostatek, neboť více než 70 % naší planety je pokryto vodou, ze které je však 97,5 % voda slaná. Voda je nedůležitější přírodní zdroj. Ve zbývajícím objemu sladké vody jsou značné rozdíly v její kvalitě dle místa i času, a proto stojí za to ji recyklovat tam, kde je jí nedostatek.

Za účelem recyklace se nejčastěji pro čištění vody používají membránové procesy, protože garantují 100% spolehlivost v zajištění kvality permeátu (Lens a kol. 2002). Mezi membránami je relativně novou technologií nanofiltrace pomocí modulů s dutými vlákny. V České republice prozatím není tento způsob separace nikde použit, nicméně již existuje řada studií a aplikací ze světa, kde je technologie využita k čištění textilních odpadních vod (Petrinic a kol. 2007), (Kim a kol. 2006), (Chakraborty a kol.

Nanofiltrace účinně separuje dvojmocné ionty a větší molekuly na základě sítového efektu a dalších mechanismů (Lens a kol. 2002). V textilní průmyslu se v odpadních vodách objevují především zbytky barev a další pomocné chemikálie. Motivací pro recyklaci odpadních vod ve vybraném textilním podniku byl požadavek snížit spotřebu vody a tím zredukovat poplatky za odvádění odpadních vod (OV) do kanalizace. Pilotní testování ověřuje účinnost NF membrány při separaci barev, solí a zjišťuje provozní parametry, jako je intenzita toku permeátu a propustnost membrány (Lau a kol.

Proces čištění odpadní vody

Jak se čistí odpadní voda popsal proces čištění odpadních vod zjednodušeně. Dnes se budeme věnovat detailněji mechanickému a biologickému čištění.

Mechanické čištění

Odpadní voda bývá do provozu čistírny odpadních vod přiváděna hlavní stokou kanalizační sítě. Na místě, kde vtéká na začátek čistírenského procesu, bývají umístěny lapáky štěrku (zachycující těžké látky klesající na dno) a hrubé česle (odstraňující z vody největší plovoucí nečistoty). Menší plovoucí látky následně odstraňují jemné česle.

Čtěte také: Jak recyklovat starý šicí stroj

Pojem česle skrývá vlastně sestavu - síto z kovových prutů umístěných kolmo nebo šikmo k hladině vody vtékající do čistírny zachycující plovoucí předměty a nečistoty, které by komplikovaly další proces čištění (například by ohrozily chod čerpadel). U hrubých česlí činí vzdálenost mezi jednotlivými pruty síta 30-200 milimetrů, u jemných česlí je to 3-20 milimetrů.

V procesu čištění následuje takzvaný lapák písku zachytávající písek a další materiál, který se sune po dně stoky. Za ním často bývá umístěn lapač tuků, jejichž odstraňování funguje na principu vhánění stlačeného vzduchu ze dna nádrží, tukové látky se shlukují a vyplouvají na povrch. Všechny takto zachycené nečistoty se následně odvážejí na skládku v blízkosti dané lokality.

Poslední fází mechanického čištění jsou takzvané usazovací nádrže, které mají nejčastěji kruhový tvar. V nich se na dně usazuje surový kal, který je následně odčerpáván a odváděn do takzvaných vyhnívacích nádrží. Na povrchu se naopak nacházejí lehké plovoucí látky, které jsou zařízením shrnovány pryč.

Z usazovací nádrže odtéká mechanicky vyčištěná voda.

Biologické čištění

Srdcem každé mechanicko-biologické čistírny odpadních vod jsou aktivační nádrže. Princip čištění spočívá v činnosti aerobních, anoxických a anaerobních bakterií spolu s jednobuněčnými organizmy, jako jsou měňavky nebo bičíkovci (používá se pro ně označení aktivovaný kal).

Čtěte také: Zodpovědný přístup k recyklaci kávových kapslí

Tyto bakterie ve svém metabolismu dokážou odstranit až 99 % organického znečištění vody, která přichází s aktivovaným kalem do styku. Slovíčko aerobní u bakterií znamená jednoduše to, že ke svému životu potřebují rozpuštěný kyslík, naopak anoxické a anaerobní bakterie jej nepotřebují.

Organické znečištění se odbourává za neustálého vhánění vzduchu aeračními elementy, přičemž se toto znečištění mění na CO2 a vodu. Pro život a rozmnožování bakterií je nutné vytvořit optimální podmínky, což v aerobní části nádrže zajišťuje právě jejich permanentní provzdušňování. V anoxické a anaerobní části nádrže se její obsah pouze míchá a je nutno zajistit pouze nízkou nebo nulovou koncentraci rozpuštěného kyslíku.

Organické znečištění obsažené ve vodě představuje pro bakterie stavební látky a zdroj energie pro jejich život a rozmnožování. Aktivovaný kal je schopný se oddělovat od kapalné fáze prostou sedimentací, protože má vločkovitý charakter. Kontinuita procesu je zajištěna recirkulací aktivovaného kalu z dosazovacích nádrží do aktivace.

Důležitá je také teplota vody, která do čistírenského procesu vstupuje. Odpadní voda je běžnou součástí výrobního procesu v mnoha průmyslových závodech. V určitých případech může odpadní voda obsahovat těžké kovy, biologicky nerozložitelné organické látky nebo i cenné suroviny, které je vhodné recyklovat zpět do procesu.

Efektivní řešení vakuové destilace využívá přírodně přirozeného jevu - odpařování. K odpaření vody dochází ale za sníženého tlaku, a tedy při teplotě již 30 °C, což vede k nízkým provozním nákladům. Tímto způsobem vzniká destilát (až 95 % z celkového objemu odpadní vody). Jeho kvalita může dosáhnout až demineralizované vody, kterou je možné recyklovat do výrobního procesu.

Čtěte také: Výzvy v recyklaci tvrzených plastů

Taková situace je typická pro automobilový průmysl, povrchové úpravy kovů, barvy a laky, mikroelektronika, důlní průmysl nebo i zpracování digestátu. Vhodné řešení pro průmyslové zákazníky, kteří čelí vysokým nákladům na likvidaci odpadních vod a striktním legislativním limitům pro jejich vypouštění.

Recyklace šedé vody

Jednou z možností, jak uspořit pitnou vodu, je recyklace použité vody. Zajímavou a realizovatelnou aplikací této myšlenky je recyklace šedých vod v rodinných domech. Šedá voda je odpadní voda, která odtéká z koupelen, popř. z kuchyní, a která neobsahuje fekálie a moč. Žijeme ve vyspělém a civilizovaném světě s dostupnými technologiemi a je důležité, abychom se chovali odpovědně, především jde-li o zdroje nutné k životu.

Typy odpadních vod

• Černá voda - Je veškerá odpadní voda z domácnosti včetně vody z WC obsahující moč a výkaly.
• Hnědá voda - Část černé odpadní vody obsahující fekálie.
• Žlutá voda - Část černé odpadní vody obsahující moč.
• Šedá voda - Část černé odpadní vody pocházející z koupelen, praček a kuchyní.
• Světle šedá voda - Odpadní voda z umyvadel, sprch, van a praček. Vhodná pro recyklaci.
• Tmavě šedá voda - Odpadní voda z kuchyňských dřezů a myček nádobí. Nevhodná pro recyklaci.
• Bílá voda - Vzniká z šedé vody po přečištění a hygienizaci. Bílá voda je využitelná pro provozní účely v domácnosti.
• Dešťová voda - Je voda sesbíraná z odvodňovaných střešních ploch.

V rodinných domech se převážně zaměřujeme na lehce znečištěnou vodu z koupelen (vany, sprchy, umyvadla). Šedá voda je mechanicky předčištěna na filtru AS-PURAIN. V první části čistírny dochází k biologickému odbourání znečištění a filtrací přes membránu dojde k dočištění a hygienizaci šedé vody.

Vyčištěná voda, tzv. bílá voda, je přečerpána do akumulační nádrže. K čerpání bílých vod je převážně využívána provozní a monitorovací jednotka AS-RAINMASTER. Tato jednotka zajišťuje automatické čerpání bílé vody do rozvodu a v případě nedostatku bílé vody automaticky zálohuje rozvod z jiného zdroje (pitná, studniční, dešťová voda), to vše v souladu s normou na ochranu vodovodu.

Čistírnu šedých vod lze instalovat ve sklepech, suterénech, ale i vedle domů v podzemních jímkách. Bílá voda je následně využívána především na splachování toalet a závlahu zahrady, ale v české legislativě podléhá závlaha zahrady povolení a k závlaze je tedy jednodušší využít vodu dešťovou.

Šedá voda obsahuje nerozpuštěné látky v pevné nebo kapalné podobě, které se projevují tvorbou emulzí a povlaků. Nerozpuštěné látky mohou být lehčí než voda, pak způsobují povlak plovoucí na hladině, který může zamezovat přívodu kyslíku do vody. Příkladem plovoucích látek jsou tuky nebo pyl.

Znečištění těžší než voda klesá ke dnu retenční nádrže, může se jednat například o písek. Látky o podobné hustotě jako voda tvoří zákal, který se může či nemusí usazovat (sedimentovat). Znečištění, které je rozpuštěné ve vodě nelze odstranit sedimentací. Tyto látky mají vliv na kvalitativní parametry vody, můžou způsobovat zápach či její vyšší kyselost.

Rozpuštěné látky při svém rozkladu mohou z vody odebírat kyslík. Z hlediska původu znečištění můžeme látky rozdělit na organické, což jsou složitější sloučeniny na bázi uhlíku (sacharidy, tuky, alkaloidy, uhlovodíky, vitamíny, antibiotika) a anorganické, což jsou látky složené z molekul na bázi kovů nebo jednoduché oxidy uhlíku.

Podle rozložitelnosti látek rozlišujeme znečištění biologicky rozložitelné (hnojiva, živiny, zbytky potravin, papír, oleje, detergenty) a biologicky nerozložitelné (intertní látky jako písek, jíl, uhelné odpady, plasty, těžké kovy, kyseliny, zásady, organofosfáty). U biodegradability měříme stupeň rozkladu a jeho rychlost, sledujeme v čase poměry biochemické (BSK5) a chemické spotřeby kyslíku (CHSKCr).

Šedou vodu kvůli jejímu znečištění nelze v domácnosti využívat ihned po jejím zachycení v retenční nádrži. Bílá voda je jiné označení pro užitkovou (provozní) vodu. Bílá voda vzniká přečištěním určité části tzv. šedé vody z domácností, ubytoven nebo hotelů. Z šedé vody se na přečištění na bílou vodu hodí odpady z koupelen a praček.

Nepotřebujeme z odpadní šedé vody vyrábět pitnou vodu, výroba bílé vody je proto poměrně jednoduchá a efektivní. Je založena na biologických aerobních procesech odbourání nečistot a několika stupních mechanické filtrace v biofiltru.

Biologickým filtrem prochází voda při nátoku šedé vody z domácnosti před vstupem do retenční nádrže. Zde proběhne hrubé čištění od pevných a plovoucích nečistot. Voda je z podzemní retenční nádrže kalovým čerpadlem pravidelně pumpována do horní komory biofiltru, kde se okysličuje na drážkovém rozprašovači.

Následně padá na horní komoru, která je rozdělená na dvě samostatné části. Větší část je naplněna dřevěnou štěpkou, která funguje jako nosič biofilmu - kolonie mikroorganismů, které vodu čistí tím, že si z ní berou živiny pro svůj růst. V horní komoře je také druhá, menší část naplněná drceným vápencem.

Z horní komory padá voda do spodní komory na plovoucí dřevěné uhlí, které funguje jako aktivní adsorpční filtr. Dřevěné uhlí (obdoba aktivního uhlí) má pórovitý povrch s miliardami mikro-komor, které svém povrchu zachytávají molekuly chemických látek ve vodě rozpuštěných.

U recyklace šedé vody je nezbytná výstupní filtrace vody pomocí kartušového filtru a její následná dezinfekce, kterou nejsnáze zajistíme pomocí průchodu upravené vody UV-C lampou. Jako indikátor mikrobiologické kvality vody se používá skupina bakterií Escherichia coli (E.Coli). E.coli patří do skupiny termotolerantních koliformních bakterií.

Jedná se o typ mikroorganismu, který roste ve střevě teplokrevných živočichů (včetně lidí). Výskyt E. Coli v šedé vodě naznačuje riziko přítomnosti patogenů, a tedy riziko nákazy nebo infekce při kontaktu s vodou.

Pokud bychom skladovali nijak neupravenou šedou vodu, stane se zdrojem nepříjemného zápachu a bude živnou půdou pro množení mikroorganismů. Koliformní bakterie se během prvních 24 až 48 hodin skladování množí 10krát až 100krát. Tento problém řeší právě biofiltr, protože přes něj celé množství uskladněné vody upravujeme ve 24hodinových intervalech.

Dezinfekce pomocí UV-C lampy je maximálně ekologická, protože díky ní nemusíte do vody přisypávat žádnou jedovatou chemii. Záření nezanechává ve vodě žádné stopy ani kontaminaci. Vysokoenergetické UVC záření vyvolává v buňkách fotochemickou reakci.

Pro recyklaci šedé vody v domácnosti nebo v ubytovacím zařízení je klíčem oddělení zdrojů světle šedé odpadní vody do samostatného odpadního potrubí. Potřebujeme do retenční nádrže svést vodu přicházející od odpadů umyvadel, sprchových koutů a van v koupelnách. Můžeme recyklovat odpadní vodu z automatických praček.

Potřebujeme také samostatné oddělené vedení bílé vody (přečištěné šedé vody) směrem od nádrže k WC, které touto vodou budeme splachovat. Šedá resp. Potřeba samostatných rozvodů šedé i bílé vody znamená určité technické a stavební požadavky, které je možné poměrně snadno a efektivně splnit u novostaveb.

U splachování WC nesmíme zapomenout na to, že voda v retenční nádrži nesmí nikdy klesnout pod určitou hranici. Jinak by mohlo docházet k situacím, kdy nebudete mít v domě čím splachovat. Pokud chcete využívat šedou vodu a zároveň dešťovou vodu, pak pro každý typ vody byste měli mít oddělenou nádrž. To celkové řešení pochopitelně prodraží.

Uskladněnou šedou vodu je třeba upravovat každodenní cirkulací přes biofiltr. Sestava je tedy dražší o biofiltr a provozní náklady vyšší o elektřinu na chod čerpadla (cca 0,15 Kč/m³/den). Úspěch projektu vychází z dobré přípravy z přesně navrženého a spočítaného prováděcího projektu.

Množství vypouštěné šedé vody (z koupelny či praní prádla) přímo závisí na počtu osob trvale žijících v domácnosti. Šedá voda má velkou výhodu v tom, že je spolehlivějším zdrojem vody, než dešťová voda.

Dotace na recyklaci šedé vody

Na pořízení recyklačního systému na šedou vodu můžete získat dotaci z programu Nová zelená úsporám, část Dešťovka. Dotace rentabilitu vaší investice zásadním způsobem vylepší. Majitelé rodinných domů mohou získat paušálně 60 tis. Kč na systém recyklace pouze šedé vody a až 105 tis. Kč na společnou recyklaci šedé a dešťové vody (70 tis.

Majitelé bytových domů mohou získat 70 tis. Kč a 3 500 Kč za každou připojenou jednotku na systém recyklace šedé vody a 90 tis. Systémy na recyklaci šedé vody jsou komplikovanější a technicky náročnější, než zpracování dešťové vody. Z toho plyne i jejich vyšší pořizovací cena.

Vyšší pořizovací náklady zhoršují rentabilitu investice. Díky recyklaci šedé vody na splachování WC eventuálně na zavlažování ušetříte náklady na nákup pitné vody z vodovodního řadu. Další úspory dosáhnete tím, že snížíte množství vypouštěného odpadu a ušetříte tak na stočném.

Na straně nákladů stojí cena elektřiny spotřebované na pravidelné přečerpávání šedé vody přes biofiltr. Je třeba bez zastírání uvést, že prostá finanční návratnost řešení na využití šedé vody je diskutabilní. To je dáno hlavně relativně nízkou cenou, za kterou dnes nakupujeme pitnou vodu a vysokými pořizovacími a provozními náklady celého systému.

Situace se však může radikálně změnit, pokud by pitné vody byl dočasný či trvalý nedostatek a její cena by šla prudce nahoru. Splachování WC pomocí recyklované vody má velký smysl u novostaveb, kde je získání dotace podmíněna právě tím, že se voda musí využívat na splachování všech WC v domě.

Recyklace odpadních vod v průmyslu

Povrchové úpravy často vyžadují nemalé množství vody, které však v poslední době nebývá všude dostatek, navíc ji následně kvůli znečistění není možné vypouštět do odpadních vod. Řešení nabízí recyklace a opětovné využívání vody.

Recyklace odpadních vod v průmyslu nabývá v poslední době na významu. Důvodem může být např. vysoká cena za odběr anebo vypouštění vody, nedostatek vody, chybějící možnost vypouštět odpadní vody nebo přísné limity pro vypouštění odpadních vod. Je-li recyklována veškerá voda a nejsou produkovány žádné odpadní vody, jedná se o tzv. ZLD (zero liquid discharge) systém.

Aby mohla být odpadní voda recyklována, musí z ní být odstraněny v podstatě všechny látky, čehož nelze dosáhnout „tradičními“ technologiemi, jako je např. klasické chemicko- fyzikální čištění, a je tedy nutno aplikovat technologie moderní, jako jsou membránové procesy (ultrafiltrace, reverzní osmóza), vakuové odpařování nebo krystalizace.

Příklad projektu recyklace odpadních vod v průmyslu

Jeden ze svých projektů, jehož součástí je i recyklace odpadních vod, realizovala firma Kovofiniš pro firmu DHollandia Central Europe, která je významným výrobcem hydraulických zvedacích plošin pro nákladní a dodávkové automobily a také pro prostředky hromadné dopravy.

Při výrobě těchto plošin je ve velkém množství používán hliník, jenž je z důvodu zvýšení odolnosti často povrchově upravován anodickou oxidací. V dané lokalitě bohužel není možné vypouštět odpadní vody ani do kanalizace, ani do vodoteče, a proto, pokud neměly být veškeré odpadní vody odváženy, bylo nutné přistoupit k jejich recyklaci.

Rozsah dodávky firmy Kovofiniš tedy zahrnoval linku anodické oxidace a ZLD systém pro čištění a recyklaci odpadních vod. Veškerá odpadní voda z linky je po vyčištění vracena zpět do linky, a nejsou tak produkovány žádné odpadní vody. ZLD systém je založen na technologii vakuového odpařování.

Závěr

Šedá voda je ve světě zcela běžná, ale v naší zemi je teprve v začátcích. Recyklací šedé vody v jednom rodinném domě můžeme uspořit pitnou vodu až pro 60 lidí. Česká legislativa bohužel zatím dostatečně nepodporuje využití šedých vod, ale díky lidem a firmám jako ASIO vznikla celá řada zajímavých projektů, na kterých se dá stavět a realizovaných projektů každým rokem přibývá.

tags: #recyklace #odpadní #vody #principy

Oblíbené příspěvky:

• Metody prevence vzniku odpadu
• Jablečný ocet proti plevelu
• Podívejte se na dřezové sifony Alcadrain
• Odpad v Obcích: Kompletní Průvodce
• Pracovnělékařské prohlídky a rizika