Schéma zapojení systému recyklace šedých vod – návod

Koncepce opětovného využití odpadních vod a dešťových vod nabývá v poslední době většího významu. Nutností se tyto systémy stávají i v Evropě, kde prozatím takový tlak na znovuvyužití šedých a dešťových vod nebyl. Hlavně administrativní budovy a hotely jsou již často projektovány s využitím šedých a dešťových vod, standardem je to v budovách s nízkoenergetickým standardem.

Projekt „Využití šedých a dešťových vod v budovách“ je řešen v rámci programu ALFA, Technologické agentury České republiky, pod číslem TA01020311, na kterém spolupracuje firma ASIO, spol. s r.o. a VUT Brno.

Co je šedá voda?

Šedá voda dostala svoje pojmenování podle nezaměnitelného zbarvení a zahrnuje splaškové odpadní vody neobsahující fekálie a moč, které odtékají z umyvadel, praček, van, sprch, dřezů apod. [2, 3]. Recyklovanou šedou vodu (zejména z koupele) je možné po úpravě využívat jako vodu provozní (tzv. bílá voda) např.

Hlavním důvodem pro recyklaci „šedých“ vod (vody ze sprch a koupelen) je především to, že jsou minimálně znečištěny a jejich úprava není zas až tak náročná, navíc lze s výhodou využít tepla, které je v nich obsaženo. Důvodem pro dělení vod v tomto případě je tedy hlavně oddělení šedé vody, na rozdíl od projektů decentralizovaného čištění odpadních vod, kde se hlavně odděluje moč (žlutá voda) za účelem snížení množství nutrientů na odtoku - viz realizované projekty DESAR nebo SWITCH.

Dalším důvodem proč se touto otázkou zabývat, je otázka prestiže a zavádění systémů hodnocení (certifikace) budov z hlediska jejich vlivu na životní prostředí. Certifikace se provádí dle několika systémů, např. LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) nebo BREAM (Building Research Establishment Assessment Method). Všechny systémy hodnocení by měly motivovat projektanty budov, aby hledali úspory nejen ve vytápění a chlazení budov, ale aby se zaměřili i na oblast vodního hospodářství budovy.

Čtěte také: Česká klimatická strategie

Produkce a spotřeba šedé vody

Z grafu na obr. 1 je patrné, že produkce šedé vody tvoří více než 50 % celkové produkce odpadní vody v domácnosti. Zvýšená produkce šedých vod je zejména v hotelech, bazénech, saunách, restauracích a podobných zařízeních. Spotřeba vody ve tříhvězdičkovém hotelu je kolem 150 l/(EO‧d), v pětihvězdičkovém pak 1000 l/(EO‧d). Rozsah je dán vybavením hotelu, zejména ho ovlivňuje přítomnost wellness centra, sauny, bazénu a způsobu udržování kuchyně [22].

Z hlediska chemického složení (viz tab. 2) 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/BSK5 obvykle okolo 2 : 1). Tento nepříznivý poměr platí zejména pro odtoky ze sprch, kde se používají mýdla a šampony. Co se týká pH šedých vod (u komunálních vod je pH obvykle 7-8), tak zejména vody z praní jsou zásadité (pH = 9-10), oproti tomu vody z klasických kuchyní jsou spíše kyselejší.

Kvalitní pitná voda by měla být používána pouze tam, kde je to nezbytně nutné. Pro splachování toalet, zalévání zahrady je možno použít vodu vyčištěnou. To zejména tam, kde je nízká kapacita dostupného zdroje kvalitní pitné vody.

I zevrubná analýza nám odhalí, že nejméně zatížené jsou vody ze sprch a mytí, a oproti tomu šedé vody z kuchyní jsou díky vyšším obsahům organických zbytků a nerozpuštěných látek hodně zatížené. Z těchto poznatků se pak dá vycházet a šedou vodu dělit na vhodnou a podmíněně použitelnou pro recyklaci. Použitelná je tedy voda z oblastí umyvadel, van a sprch a podmíněně použitelná kuchyňská a z myček na nádobí [6].

Technologie úpravy šedé vody

V České republice podrobnější předpis pro využití šedých vod chybí. Prozatím lze využít zahraničních předpisů, např. V minulosti se často používaly i přírodní způsoby - usazování a filtrace na půdním filtru. Tyto metody se používají i dnes, ale většinou jen u chat apod. Pro větší objekty je standardem biologické čištění, separace nerozpuštěných látek a jejich hygienické zabezpečení.

Čtěte také: Výhody recyklace PET

V minulosti to byly spíše extenzivnější postupy - aktivace s plovoucím nosičem a písková filtrace. Dnes už většina výrobců nabízí biologický reaktor s membránovou separací (MBR) - příklad schématu je na obr. 3, a to z důvodu nižších prostorových nároků (úspora až 50 % plochy). Někdy je součástí i hygienické zabezpečení, i když membrány samy o sobě tuto schopnost již mají.

Zařízením, jehož součástí je membránová vestavba AQUALOOP, je možno upravovat vodu jak povrchovou, tak podzemní, předčištěnou vodu z čistíren odpadních vod, anebo šedé vody z domácností. Ve stejné nádrži, kde je nainstalován předčisticí filtr, je zpravidla rovněž řešeno i biologické čištění na principu nárůstových kultur. Biomasa je narostlá na speciální plovoucí filtrační náplni s velkým specifickým povrchem.

Membránovou jednotku AQUALOOP je možno sestavit z několika modulů podle velikosti nátoku a to až do počtu šesti membránových modulů. Vestavěné čerpadlo saje vodu přes membránu a tlačí ho přes hadici permeátu do nádrže vyčištěné vody. Pro čištění většího množství vody je možné použít i více paralelně osazených jednotek. Automatické řízení rozpozná množství upravované vody a přizpůsobí tomu chod čerpadla.

Proces recyklace šedé vody

Pro recyklaci šedé vody využíváme vodu z osobní hygieny, tedy z van, sprch a umyvadel. Tato voda natéká gravitačně, či je přečerpávána do sedimentační nádrže, zde se oddělují složky těžší a lehčí než voda.

Další fází je aerace šedé vody v aerační nádrži. Dochází zde k probublávání vody vzduchem pomocí dmychadel, tím se voda míchá a okysličuje pro správný růst aerobních mikroorganismů, které podobně jako v čistírně odpadních vod, čistí vodu a snižují tak zatížení ultrafiltračních membrán ve filtrační nádrži. V aerační nádrži je navíc čerpadlo cirkulace, které čerpá vodu do filtrační nádrže a kal se tak míchá, aby nedocházelo k nerovnováze a ke zbytnění ve filtrační nádrži.

Čtěte také: Stanoviště Černý Most: Dopravní mapa

Nádrže jsou opatřeny automatickými odkalovacími ventily pro odpouštění přebytečného kalu.

Jak již bylo zmíněno, dalším krokem v úpravě šedé vody je filtrace pomocí ultrafiltračních membrán ve filtrační nádrži. Ponorné deskové ultrafiltrační membrány jsou oplachovány vzduchem, čímž je také míchán kal a nedochází k ucpávání membrán. Ultrafiltrační membrány slouží jako “sací koše“ pro čerpadla permeátu, která čerpají do akumulační nádrže vyčištěnou vodu.

Odpadní voda natéká přes mechanické předčištění do akumulační vyrovnávací nádrže. V této nádrži je upraveno pH (pokud je třeba). Akumulační nádrž má za úkol vyrovnávat nerovnoměrnost produkce šedých vod. Z nádrže je voda čerpána do reakční nádrže, která je provzdušňována. V nádrži je osazen membránový modul pro separaci aktivovaného kalu a permeátu. Vyčištěná voda je čerpána do akumulační nádrže vyčištěné vody. Vyčištěná voda je přes automatickou tlakovou stanici tlačena do systému rozvodu provozní vody.

Využití tepla ze šedé vody

Při dnešních cenách energií, jsou provozovatelé nuceni snižovat provozní náklady a tím udržitelnost provozu. Recyklace tepla ze šedých vod je jedním ze způsobů jak snížit náklady na ohřev TUV (teplá užitková vody), provozní teplé vody, popřípadě na vytápění objektu.

Teplo lze odbírat přímo v budově, na odtoku z budovy, v kanalizační síti nebo na (za) ČOV. Každé z míst má své specifické podmínky a omezení. Odběr na odtoku z objektu či přímo v budově je u většiny staveb omezen nerovnoměrným a přerušovaným průtokem. Vhodné využití je tudíž omezeno na objekty s vyšším množstvím odpadní vody, jejíž odtok je v době provozu nepřerušovaný. Jedná se například o potravinářské nebo jiné průmyslové provozy, aquaparky, léčebná zařízení.

Odběrové místo může na kanalizační stoce být přímo v trase hlavního průtoku odpadní vody nebo na vedlejším proudu (bypass). Umístění výměníku determinuje jeho tvar. Výměník nesmí zbytečně zmenšovat průřez cesty či způsobit místní ukládání nerozpuštěných látek. Řešit je nutno přístup pro kontrolu a údržbu. Další dopravou odpadní vody v kanalizačním řadu a napojením následujících odběratelů dojde k teplotní úpravě odpadní vody a naprosté minimalizaci vlivu na ČOV.

Průměrný objem vyprodukované šedé vody se pohybuje mezi 55-112 l/EO‧den u rodinných domů, ale některé aplikace, jako hotely, bazény, wellnes centra, je spotřeba teplé vody až 400 l/EO‧den. Teplota vody, jak vyplývá předchozího popisu, je vyšší než teplota běžných komunálních vod. Pohybuje se mezi 18-35 °C.

Odebírání tepla z odpadní vody můžeme provádět buď lokálně, nebo centrálně. O volbě, kterou metodu použít rozhoduje průtok odpadní vody. Pro menší aplikace a rodinné domy, je investičně zajímavější lokální rekuperace tepla, která reaguje na aktuální spotřebu. Lokální systémy rekuperace tepla jsou založeny na principu odebírání tepla z odtékající vody, která předehřívá studenou vodu do sprch nebo jiných aplikací.

Druhou možností je předehřátou vodu vést do zásobníku teplé užitkové vody, kde se pak dohřívá na příslušnou požadovanou teplotu. Tady se dá s výhodou použít stratifikace vody do zásobníku, to znamená teplotu odvádět do místa ve výměníku, které má příslušnou teplotu.

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. Úskalím tohoto řešení je, že nemůžeme vodu ochladit pod bod mrazu. Pokud bychom nechali tepelnému čerpadlu odebírat teplo z šedé vody bez kontroly teploty, tak se může stát, že jímka zamrzne. Teplo s jímky se tedy odebírá jen při požadovaném průtoku a při požadované „cílové“ teplotě.

Ekonomické aspekty a návratnost investic

Ekonomické přednosti vyniknou u staveb, kde se hospodaří s větším množstvím teplé vody (wellness, bazény). V praxi existuje řada objektů, u nichž by se již dnes vyplatilo oddělit šedé vody a použít je jako užitkovou vodu - nejlepších ekonomických parametrů se logicky dosahuje tam, kde je relativně větší produkce a zejména větší spotřeba (hotely, sportovní zařízení, bazény, nemocnice).

V rámci níže uvedeného projektu se posuzovala řada objektů a to jak po stránce recyklace vod, tak i po stránce využití tepla z těchto vod a návratnost vložených investic se pohybovala od 4 do 10 roků. U již existujících objektů nepříznivě ovlivňují ekonomické ukazatele náklady na dodatečná opatření.

Legislativa a normy

V současnosti se připravuje ČSN 75 6780 Využití šedých a dešťových vod v budovách.

Tabulky a data

Tab. 2: Kalkulace úspor při použití předehřevu studené vody

Tab. Z tab. 2 je zřejmé, že pro šedé vody je specifické zejména kolísání hodnot spojené s rozličným životním stylem.

Příspěvek vznikl díky podpoře z projektu „Využití šedých a dešťových vod v budovách“, který je řešen v rámci programu ALFA, Technologické agentury České republiky, pod číslem TA01020311, na kterém spolupracuje firma ASIO, spol. s r.o.

tags: #schema #zapojeni #systemu #recyklace #sedych #vod

Oblíbené příspěvky:

• Sutnar a moderní design
• Kvalita vody v ČR
• Likvidace dodávkových vozidel
• Obnovitelné zdroje v Poličce
• Pojem přírody v čase