TZB I. »

RYCHLÝ NÁHLED DO PROBLEMATIKY KAPITOLY

Tlaková kanalizace či větevný systém stok pro vás již po prostudování této kapitoly nebudou problémem. Budete umět popsat základní způsoby čistění odpadních vod.

Cíle kapitoly

• Naučíte se rozlišovat jednotlivé typy stokových sítí.
• Zjistíte, že odpadní vody nám v kanalizaci mohou proudit nejen gravitačně.
• Uvědomíte si nesmírnou důležitost recyklace odpadních vod.

ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU

Tato kapitola je sice velmi zajímavá, ale studentům TZB slouží jako rozšíření vědomostí a získání základní orientace v dané problematice. Počítejte s cca 30 minutami.

KLÍČOVÁ SLOVA KAPITOLY

Stokové sítě, jednotná kanalizace, splašková kanalizace, tlaková a gravitační kanalizace, čistírny odpadních vod.

Kanalizace pro veřejnou potřebu slouží k odvádění odpadních vod z obcí, měst a sídelních útvarů. S veřejnou výstavbou kanalizační sítě se započalo v druhé polovině 18. století v Praze, kdy se vybudovalo 44 km stok, jež byl vyvedeny 35 výustmi do Vltavy. O 100 let později se započalo s budováním moderní stokové sítě.

Kanalizace pro veřejnou potřebu se řídí ustanoveními zákona 274/2001 Sb. O vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu a o změně některých zákonů, vyhlášky 428/2001 Sb., kterou se provádí zákon č.274/2001 Sb., vyhlášky 146/2004 Sb., kterou se mění vyhláška č.428/2001 Sb. a nařízením vlády č.61/2003 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.

Provoz kanalizace pro veřejnou potřebu je řízený tzv. kanalizačním řádem. Kanalizační řád nám stanovuje nejvyšší přípustnou míru znečištění odpadních vod, které jsou vypouštěny do veřejné kanalizace ať již obyvateli nebo průmyslovými podniky. Kanalizace  pro veřejnou potřebu tedy představuje soubor zařízení, kterými odvádíme splaškové, dešťové a průmyslové odpadní vody a jejichž pomocí jsou odpadní vody vyčištěny na takovou míru, aby byla dodržena přípustná hodnota znečištění vodních toků sloužících pro zásobování obyvatelstva pitnou vodou, pro zásobování průmyslových podniků a pro rekreaci.

Výše uvedené zákony, vyhlášky a nařízení vlády nám též definují látky, jejichž odvádění kanalizací pro veřejnou potřebu je nepřípustné. Jde zejména o:

• Látky, které jsou vysoce chemicky agresivní např. sírany, kyselé vody narušující materiál stokové sítě.

• Odpadní vody o vysoké teplotě.

• Radioaktivní, infekční či jinak zdraví lidí nebo bezpečnost obsluhy ČOV ohrožující látky.

• Látky hořlavé nebo výbušné; do této skupiny patří i látky, které po smísení se vzduchem či vodou vytváří výbušné, otravné nebo dusivé směsi.

• Jedy, žíraviny, omamné látky, pesticidy.

Definice odpadních vod :

Dešťové odpadní vody – veškeré typy atmosférických srážek.

Splaškové odpadní vody – odpadní vody z kuchyní obsahují zbytky jídla, vody z WC, vody z praní prádla, hygienických zařízení průmyslových podniků apod.

Průmyslové odpadní vody – odpadní vody ze závodů a provozoven, které byly použity v rámci technologického procesu při výrobě, odpadní vody ze zemědělských závodů. Podle míry znečištění a obsahu odpadních látek mohou být tyto průmyslové odpadní vody vypouštěny přímo do veřejné kanalizace, nebo musí být před vypouštěním předčištěny.

Infekční vody – z infekčních oddělení nemocnic, mikrobiologických zařízení, sanatorií na léčení tuberkulózy, specializovaných oddělení výroben očkovacích látek z infikovaných zvířat. Veškeré infekční odpadní vody musí být před vypuštěním do veřejné kanalizace zbaveny choroboplodných zárodků. Pro odvádění odpadních vod ze zdravotnických zařízení platí ČSN 75 64 06/1996. Infekční odpadní vody dezinfikujeme chlorováním, tepelným zpracováním, UV zářením, radiačním ozařováním, ozonizací.

Oplachové vody – sem zařazujeme vody použité pro čištění veřejných komunikací, parkovišť, chodníků a dalších zpevněných ploch.

Ostatní odpadní vody – do této skupiny zařazujeme odpadní vody, které nelze zařadit do předcházejících skupin, nebo které se do veřejné kanalizace dostaly za nepředvídaných okolností.

Balastní odpadní vody – veřejnou kanalizaci zatěžují nárazově. Jde především o podzemní vody vniklé do kanalizace při výstavbě. Patří sem i voda pitná a nepitná z havárií vodovodů nebo hydrantů. Stanovují se odhadem, v našich podmínkách uvažujeme obsah balastních vod v rozmezí 10 – 15 % z celkového množství odpadních vod.

Obrázek 8 – 1: Zařízení na desinfekci infekčních odpadních vod, firma Asio

samostatný úkol

Pročtěte si zákon č.274/2001 Sb. O vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu a o změně některých zákonů, vyhlášku 428/2001 Sb., kterou se provádí zákon č.274/2001 Sb., vyhlášku 146/2004 Sb., kterou se mění vyhláška č.428/2001 Sb. a Nařízení vlády č.61/2003 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.

8.1 Kanalizace pro veřejnou potřebu gravitační a tlaková

Kanalizaci dělíme z hlediska odvádění splaškových vod do 2 základních systémů. Prvním systémem je jednotná stoková soustava, kde jsou dohromady odváděné vody splaškové i dešťové. Druhý systém tvoří oddílná stoková soustava, kde jsou splaškové odpadní vody a dešťové odpadní vody odváděny odděleně. Podle tlakových poměrů odvádíme splaškové odpadní vody gravitačně ( kanalizační potrubí není zcela vyplněno odpadní vodou ) nebo alternativními způsoby odvádění odpadních vod založených na principu tlakového odvádění odpadních vod.

8.1.1 Gravitační kanalizace

Radiální systém – vhodný pro odvádění kotlin. Stoky se paprskovitě sbíhají do nejnižšího místa gravitačně, v případě nutnosti i přečerpáváním do ČOV.

Obrázek 8.1.1 – 1: Radiální systém kanalizace

Větevný systém
– používá se ve členitém terénu. Stoky se vedou pokud možno nejkratším směrem a nejvýhodnějším sklonem k nejnižšímu bodu soustředění odpadních vod.

Obrázek 8.1.1 – 2: Větevný systém kanalizace

Úchytný systém
– s výhodou se uplatňuje v dlouhých táhlých údolích. Úchytná stoka v komunikaci podél vodního toku přejímá odpadní vody z jednotlivých sběračů. Zmenšení dimenzí úchytné stoky jednotné stokové soustavy lze dosáhnout zřízením odlehčovací komory.

Obrázek 8.1.1 – 3: Úchytný systém kanalizace

Pásmový systém
– máme-li několik výškových pásem stok, vznikne nám pásmový systém. V jednotlivých pásmech může být systém stok radiální, větevný nebo úchytný. Rozdělení odvodňované oblasti na výšková pásma je výhodné tam, kde je nutno počítat s umělým zdvihem odpadních vod, aby mohly být zaústěny do recipientu a aby čerpané množství bylo minimální. Většinou z horních pásem tečou splašky gravitačně, střední pásmo může občas i přečerpávat, ale spodní pásmo, ležící většinou v inundačním prostředí přečerpává vždy.

Obrázek 8.1.1 – 4: Pásmový systém kanalizace

8.1.2 Alternativní způsoby odvádění odpadních vod

1) Podtlaková ( vakuová ) kanalizace

Skládá se:

• gravitační přítok
• sběrná šachta ( domovní přípojková šachta )
• podtlaková část kanalizační přípojky
• podtlaková stoka
• podtlaková ( vakuová ) stanice

Provádí se na oddílné stokové soustavě. Daná oblast je napojena na centrální vakuovou stanici, která pomocí vakuových čerpadel vytvoří ve sběrné tlakové nádobě podtlak. Do této sběrné nádoby jsou při otevření sacího ventilu nasávány splašky. Sací ventil je umístěný v akumulační jímce na domovní přípojce. Sací ventily zajišťují automatické otevření a nasátí odpadní vody ( vysoký obsah vzduchu ) z domovní šachty do hlavního kanalizačního potrubí jakmile je dosáhnuto určité hladiny splaškové odpadní vody v akumulační šachtě a po jejím vyprázdnění ventily zajistí opětovné uzavření. Z vakuové stanice jsou splaškové odpadní vody dopravovány do ČOV gravitačně, častěji však čerpáním. Pro tento typ odkanalizování je charakteristická rychlost dopravovaných splašků cca 6 – 8 ( m.s ^-1 ) bez ohledu na spád potrubí.

Obrázek 8.1.2 – 1: Schéma vakuové kanalizace

2) Tlaková kanalizace

Skládá se:

• gravitační přípojka do sběrné jímky
• vlastní akumulační a čerpací jímka s ponorným čerpadlem ( nutná el. přípojka 380 V )
• výtlak do sběrného tlakového potrubí
• sběrné tlakové potrubí

Tlaková kanalizace je nejčastěji užívaný systém založený na principu přetlaku uvnitř větevné nebo okruhové trubní sítě.

Obrázek 8.1.2 – 2:Schéma tlakové kanalizace

3) Pneumatická kanalizace

Výhodou tohoto systému je doprava odpadních vod z místa akumulace pomocí tlakového vzduchu do ČOV i na velké vzdálenosti. Takto může být dopravována i velmi znečištěná voda, neboť splašky nejsou v kontaktu s rotujícím zařízením a nemůže tak dojít k poškození strojního vybavení. Odpadní vody tečou gravitačně do předšachty a z ní do pracovní nádrže. Po jejím naplnění se do ní pomocí kompresoru vžene tlakový vzduch a odpadní voda je vytlačována do výtlaku . Směr toku řídí vestavěné zpětné klapky. Po vyprázdnění se pracovní nádrž odvzdušní a cyklus se opakuje. Výhodné je použití dvou nádrží aby byl zajištěn plynulý provoz.

Obrázek 8.1.2 – 2:Schéma tlakové kanalizace

8.2 Stoky a jejich příslušenství

Vzhledem k tomu, že se jedná o problematiku venkovní kanalizace, budou zde studenti seznámeni pouze s nejstručnějšími základy, aby měli celkovou představu o dané problematice.

8.2.1 Materiál a tvar stok

Nejčastěji užívanými materiály používanými pro výstavbu veřejné stokové sítě jsou betonové, železobetonové, plastové, kameninové potrubí. Používají se též kanalizační cihly, dlažební kameny na cementovou maltu. Pro odvádění chemicky silně znečištěných odpadních vod slouží čedičové potrubí. Použití materiálu určí projektant na základě rozboru odváděných odpadních vod.

Nejběžněji užívanými tvary stok jsou:

• kruhové
• vejčité
• tlamové

Výběr tvaru závisí na posouzení konkrétních provozních, statických, hydraulických, geologických a ekonomických podmínek. Stoky mohou být buď monolitické nebo prefabrikované.

Hydraulickému hledisku, koncentraci malých průtoků ve dně stoky nejlépe vyhovuje vejčitý tvar, nejméně tlamový.

Kyneta ( žlábek )
- navrhuje se pro bezproblémový odtok bezdeštných splašků ve zděných a monolitických stokách velkých světlostí, prakticky pro všechny tvary. Pro vlastní konstrukci je nejvýhodnější kruhový profil, nejsnáze se též vyrábí jako prefabrikát.

Vejčitý tvar
– navrhujeme při dostatečné výšce.

Tlamový tvar
– používáme ve stísněných výškových poměrech.

Statické hledisko
– nejvýhodnější je elipsa Ξ vejčitý tvar stoky, pak kruhový, nejméně výhodný je profil tlamový.

Hydraulický poloměr v m: R =

Kde:

S: průtočná plocha ( m ² )

O: omočený obvod ( m )

8.2.2 Dispozice stok

Kanalizaci pro veřejnou potřebu situujeme do veřejných ploch a pozemních komunikací. Nejčastější umístění stok jednotné kanalizace je v ose komunikace. V případě oddílné stokové soustavy se splašková kanalizace umísťuje mimo osu komunikace a dešťová kanalizace se umisťuje v ose komunikace.

Hloubka uložení kanalizace je odvislá od hloubky podsklepení objektů a na hloubce vypočítané z minimální vzdálenosti „L“ kanalizace od budovy, případně od dvorních vpustí ( hloubka 1 m ) ke stoce a z minimálního sklonu přípojky ( 2% DN 150 a 1% DN ≥ 200 ). V napjatých výškových poměrech je možné hloubku uložení určit detailněji dle zásad ČSN 75 67 60 Vnitřní kanalizace. Pak lze počítat 20 – 30 cm výšky pro pateční koleno pod stoupačkou, hloubkou z minimálního sklonu ležatého svodu od zadní stěny traktu do revizní šachty objektu ( DN 100 – 125 = 3%, DN 150 = 2%, DN ≥ 200 = 1% ), hloubkou z minimálního sklonu přípojky podle velikosti profilu od revizní šachty objektu do stoky a výšku napojení do šikmé odbočky, případně stokové vložky. Stoky neprůlezných se vedou mezi šachtami v přímé trase. Souběžné stoky nesmí být situačně totožné, nemohou být jedna nad druhou.

8.2.3 Minimální a maximální sklony stok

Neexistuje univerzální předpis pro minimální sklon. Dle Imhoffa je minimální sklon takový, aby kapacitní rychlost byla alespoň 1 (m.s ^-1 ), při 25% plnění větší než 0,4 ( m.s^-1 ).

Minimální sklon, kdy nedochází k zanášení (zohlednění koncentrace odpadních vod):

I = 0,4 . R ^-0,2 . C ^0,4

Kde:

R: Hydraulický poloměr ( m ).

C: Koncentrace NL ( mg.l ^-1 ) – diskutabilní hodnota, zpravidla se uvažuje 1 000 ( mg.l ^-1 ).

Maximální sklon stoky, viz ČSN 75 61 01, je dán maximální přípustnou rychlostí, která má hodnotu při kapacitním plnění ve stoce v = 5  ( m.s ^-1 ). Ve strmých úsecích stok zhotovených z odolných materiálů ( tavený čedič, litina, kamenina, dlažební kameny na cementovou maltu, zděné stoky z kanalizačních cihel ) se maximální přípustná průtočná rychlost může zvýšit až na 10 (m.s ^-1 ).

8.2.4 Objekty na stokové síti

Pro navrhování, provoz a výstavbu platí ustanovení ČSN 75 61 01 a další předpisy týkající se dané problematiky. Pro výstavbu objektů na stokové síti používáme zejména prostý beton, železobeton, prefabrikované dílce, kanalizační cihly a plasty splňující kriteria ( odolnost vůči tlaku, chemická odolnost apod.).

Vstupní šachty – slouží k napojení přípojek, revizi a údržbě, kontrole správné funkce stokové sítě, čištění stok a k větrání. Šachty se též osazují na kanalizaci v případě jejího zalomení. Maximální vzdálenost šachet je 50 m u neprůlezných stok.

Spojné komory – uplatňují se na stokách velkých průměrů.

Rozdělovací komory – přítok do komory jednou stokou se rozděluje do dvou a více stok na odtoku z komory. Slouží k regulaci odtoku.

Spadiště – umožňuje překlenout strmý sklon terénu pomocí stupně ve dně stoky.

Skluz – úsek stoky se strmým sklonem a s průtočnou rychlostí 5 - 10 ( m.s ^-1 ).

Dešťové vpusti – slouží k odvodnění vozovek, chodníků a zpevněných ploch. Jsou uliční a chodníkové. Bližší viz ČSN 75 61 01 a ČSN 73 61 10 Na jednu vpust se počítá 400 m ² odvodňované plochy.

Lapáky splavenin – navrhují se v místech, kde extravilán přechází odvodněním otevřenými příkopy do trubního systému.

Čerpací stanice – jsou určeny pro čerpání odpadních, dešťových popř.jiných odpadních vod.

Obrázek 8.2.4 – 1: Čerpací stanice, firma Asio

Obrázek 8.2.4 – 2: Vybavení čerpacích stanic pro splaškovou vodu obsahující fekálie

Lapáky tuku a olejů – slouží k zachycení a vysrážení tuků jako ochrana kanalizace při napojení odpadu z velkokuchyní, potravinářských provozů a závodů na zpracování masa. Na svodném potrubí za lapákem tuků musí být zařízení umožňující odběr vzorků. Vnitřní kanalizace musí být před i za lapákem tuku větraná. Lapák tuku přednostně umisťujeme mimo budovu. Je-li v budově, musí být pachotěsný a osazen v samostatné místnosti, která musí být větraná s podlahovou vpustí a výtokem teplé a studené vody.

Obrázek 8.2.4 – 3: Lapák tuku, firma Asio, tyto lapáky jsou součásti vnitřní kanalizace

Odlučovač lehkých kapalin – slouží k zachycení lehkých kapalin z parkovacích ploch, autodílen, servisů apod.

8.3 Čistírny odpadních vod, základní charakteristika

Základní části čistíren odpadních vod tvoří mechanické předčištění tvořené hrubými a jemnými česlemi, usazovací nádrže, biologické čištění a dosazovací nádrže. V některých případech, pokud je vyčištěná odpadní voda dále využívána v rámci technologického procesu při výrobě, dochází k dalšímu stupni čištění, při kterém odpadní vody získávají specifické vlastnosti.

Splaškové odpadní vody jsou zpravidla šedé až šedohnědé barvy a jsou silně zakalené. Jejich teplota se pohybuje od 5 do 20 ⁰C v závislosti na ročním období. Jejich pH je 6,8 – 7,5. Množství nerozpuštěných látek na 1 obyvatele a den je 55 ( g ). Složení městských odpadních vod se může lišit v závislosti na tom, zda jde o jednotnou či oddílnou stokovou soustavu. Specifické množství odpadních vod nezávisí pouze na specifické spotřebě pitné vody, ale i na těsnosti stokové sítě. Přítok odpadních vod a jeho složení do čistírny kolísá během dne, týdne, roku.

Lapáky štěrku

Obvykle se zařazují tam, kde se používají strojně stírané jemné česle. Jde v podstatě o jímky, ve kterých se zachytí hrubé a těžké předměty sunuté odpadní vodou po dně stokové sítě.

Česle

Slouží především jako ochrana strojního zařízení ( čerpadla ). Jejich účinnost závisí na velikosti průlin. Hrubé ( 50 – 100 mm ), jemné ( pod 30 mm ). Podle způsobu čištění rozlišujeme na česle ručně a strojně stírané. Česle jsou tvořeny rámem s mříží a jsou postaveny do přítoku splašků pod úhlem 55 ⁰ – 80 ⁰ k horizontále, přičemž vrchní část je nad maximální hladinou vody. Produktem na česlích jsou shrabky.

Lapáky písku

Dávají se proto, že písek má přibližně dvojnásobnou specifickou hmotnost než organické nerozpuštěné látky. Kdyby se spolu zachytily v usazovacích nádržích, dostal by se písek společně se smíchaným kalem až do vyhnívacích nádrží, kde by vzhledem ke své relativně vysoké specifické hmotnosti sedimentoval u dna a nedostal by se ven. Hromadění písku by vedlo ke zmenšení účinného objemu vyhnívací nádrže.

• s horizontálním průtokem

• s vertikálním průtokem

• s příčnou cirkulací

Lapáky tuků

Zařazují se většinou u městských čistíren odpadních vod.

Usazovací nádrže

• Navrhují se pro nepřerušovaný provoz.

• Instalují se před biofiltry, aktivací.

• Podle proudění vody v usazovacích nádržích:

  • horizontální
  • vertikální
  • radiální

• Štěrbinové tvořeny dvěma prostory:

  • horní usazovací
  • dolní vyhnívací

Aktivační nádrže a biofiltry

Jde o biologické čištění. Odstraňují se zde biologicky rozložitelné organické odpadní látky biochemickými oxidačními a syntézními pochody.

Při studiu se můžete setkat s následujícími zkratkami a pojmy:

TSK: Teoretická spotřeba kyslíku.

CHSK: Chemická spotřeba kyslíku.

BSK _: Biologická spotřeba kyslíku, uvádí se pětidenní BSK₅ a sedmidenní BSK ₇ spotřeba kyslíku.

Nitrifikace: Jde o biologické odstraňování anorganického dusíku.

Aerobní vyhnívání: Biologický způsob čištění odpadní vody za přístupu vzduchu.

Anaerobní vyhnívání: Proces, při němž je organická hmota obsažená v odpadní vodě rozkládána bez přístupu vzduchu.

Dosazovací nádrže

Většinou jde o poslední jednotkovou operaci. Žádná dosazovací nádrž není schopna zajisti odtok o nulové koncentraci NL, ale dobře fungující ČOV má hodnoty u dosazovacích nádrží kolem 10 ( mg.l ^-1 ). Konstrukčně se neliší od usazovacích nádrží.

Procesy terciálního čištění

Používají se, pokud vyčištěná odpadní voda má nevyhovující složení (např. použití této vody pro chladící účely). Nejčastěji se používá chlorace, biologické dočišťování ve stabilizačních nádržích, filtrace (mikrosíta) nebo adsorpce na aktivním uhlí.

Kalové hospodářství

Hlavním odpadním produktem vzniklým při čištění odpadních vod je tzv. čistírenský kal. Surový kal je směsí kalu primárního a kalu biologického v hmotnostních poměrech pevných látek přibližně 2 : 1. Na velkých a středních ČOV se stabilizuje anaerobním způsobem.

8.4 Možnosti využití produktů z ČOV

Likvidace shrabků:

• kompostováním nebo zapravováním do půdy
• ukládáním na skládkách ( pozor na podzemní vody )
• lisováním a spalováním ( hygienicky nejméně závadný způsob )

shrnutí kapitoly

Seznámili jste se se základními principy venkovní kanalizace. A už také víte, co se děje s odpadní vodou na velké čistírně odpadních vod.