Decentralizovaný spôsob nakladania s odpadovými vodami (I)

Neustály demografický, ekonomický a technický vývoj ovplyvňuje nielen spotrebu vody, ale zároveň i produkciu a zloženie odpadových vôd. Vzhľadom k pomerne vysokým požiadavkám obyvateľstva, priemyslu a poľnohospodárstva na spotrebu vody treba hľadať nové riešenia úspory vody. Decentralizovaný prístup na rozdiel od centralizovaného je nový spôsob určený pre potreby vodohospodárov odkanalizovaných a neodkanalizovaných oblastí. Decentralizované systémy udržujú tuhú látku aj kvapalné frakcie z odpadovej vody blízko miesta ich vzniku, čím umožňujú skrátenie a uzavretie vodného cyklu v domácnostiach, a tým aj značné úspory financií a pitnej vody.

POROVNANIE SYSTÉMOV

Pred každým výberom vhodného systému čistenia odpadových vôd treba zvážiť všetky možné varianty. V centralizovanej obci možno napr. časť riedkej obvodovej zástavby riešiť domovým zariadením, čím sa ušetria neefektívne úseky stokovej siete. Výber vhodného centralizovaného alebo decentralizovaného systému odvádzania a čistenia odpadových vôd závisí od miestnych podmienkok a komplexných výsledkoch spracovaných návrhov. Centralizované a decentralizované systémy možno navzájom kombinovať, preto sa vo všetkých situáciách vyplatí spracovať viaceré varianty s reálnymi odhadmi nákladov.

Centralizovaný systém - systém je založený na kanalizácii, ktorá odvádza odpadové vody do jedného zariadenia na čistenie (Obr. 1, 2). Tradičný spôsob odkanalizovania je založený na tom, že všetky odpady končia v centrálnej ČOV ("end of the pipe"). V sústredenej zástavbe sídiel zhruba nad 1000 obyvateľov je preferované centrálne čistenie odpadových vôd. V menších sídlach je nutné posudzovať výhody a nevýhody centralizovaného systému podľa miestnych podmienok, preto je možné konštatovať, že všeobecne platné odporučenie tu neexistuje.

Obr. 1: Centralizovaný systém odvádzania a zneškodňovania odpadových vôd v obci s jednotnou kanalizáciou

Decentralizovaný systém - systém hospodári a zneškodňuje odpadové vody priamo v jednotlivých domoch. Ak nie je možné vypúšťanie odpadových vôd do stokovej siete s nasledujúcou kanalizačnou koncovkou do ČOV (čistiareň odpadových vôd), je potrebné navrhnúť samostatné čistenie a odvádzanie odpadových vôd priamo v mieste ich vzniku - t.j. decentralizovane. Súčasná legislatíva pripúšťa niekoľko možností ako nakladať s odpadovou vodou, ktorú nie je možné v súčasnosti zneškodňovať centrálnym spôsobom.

Obr. 2: Centralizovaný systém odvádzania a zneškodňovania odpadových vôd v obci s oddelenou kanalizáciou

DESAR KONCEPT

Na pojem decentralizované odvádzanie a znovu využitie odpadových vôd sa v zahraničí veľmi často používa akronym DESAR (Decentralised sanitation and reuse). Aj jednotlivé koncepty DESAR ponúkajú rôzne varianty delenia odpadových vôd z domácností (čierna, sivá, hnedá, žltá voda).

Môžeme rozlišovať nasledujúce triedenie vody a systémy zberu odpadu nadväzujúce na rôzne stupne decentralizácie.

Koncepty ukazujú 3 rôzne spôsoby manipulácie s tokmi nutrientov z domácností (Obr. 3):

1. centralizovaný koncept (centralizovaný systém),
2. čiastočný DESAR koncept (čiastočne decentralizovaný systém),
3. úplný DESAR koncept (decentralizovaný systém).

Obr. 3: Koncepty možnej manipulácie s tokmi nutrientov

Centralizovaný koncept - Možné obnovenie nutrientov zo zriedených, alebo koncentrovaných odpadových vôd v centralizovaných ČOV. Odpadové vody (vrátane všetkých i tuhých odpadov) sú sústreďované v kvapalnej forme (voda z toaliet, sprchy, prania, prípravy jedál atď.). Odpadová voda je zhromažďovaná v jednotnej kanalizácii a spoločne s dažďovými vodami je dopravovaná do centrálnej ČOV.

Čiastočný DESAR koncept - Zber a čistenie odpadových vôd z domácností (okrem dažďových vôd a vôd z toaliet) je zabezpečený konvenčnou cestou, tj. vypúšťanie do centrálnej ČOV pomocou oddelenej kanalizácie. Pri čiastočnom decentralizovanom systéme nastáva zber moču pomocou separačných zariadení (No-mix toaliet, suché pisoáre). Moč a fekálie sa oddelene skladujú v jednotlivých domácnostiach v špeciálnych tankoch. Fekálie sa využívajú ako bioodpad na kompostovanie. Moč je behom noci vypúšťaný do centrálnej ČOV kde sa centralizovane spracovávajú nutrienty. Dažďové vody do podzemných vôd horninového podložia.

Úplný DESAR koncept - Pri úplnom DESAR koncepte vzniká malý uzavretý cyklus vody a organického materiálu, kde sa nutrienty môžu ľahko využiť miestnym poľnohospodárstvom. Dažďové vody vsakujú do podzemných vôd horninového podložia.

Decentralizované systémy zberu odpadových vôd môžeme rozdeliť do 3 základných skupín:

1. umelé spôsoby (napr. domové čistiarne odpadových vôd)
2. prirodzené spôsoby (napr. zemné filtre, vegetačné koreňové čistiarne odpadových vôd, kombinované spôsoby prirodzeného čistenia odpadových vôd)
3. kombinované spôsoby.

Nová koncepcia mestského odvodnenia má za cieľ zmierniť vplyv urbanizácie na hydrologický režim krajiny, na akvatický ekosystém a zároveň znížiť množstvo nutrientov v odpadových vodách. Koncepcia týkajúca sa decentralizovaných oblastí sa značne líši od problematiky mestského odvodnenie vo väčších urbanizovaných celkoch. Tejto problematike je preto nutné venovať podstatne väčšiu pozornosť ako doteraz.

Decentralizované riešenia zneškodňujú odpadové vody v jednotlivých domoch napr. pomocou žúmp alebo domových čistiarní odpadových vôd (DČOV).

Vody vyčistené v DČOV je možné vypúšťať do vodného toku, zbierať a následne použiť k zalievaniu záhrad, prípadne ich vsakovať. Na vsakovanie je ale potrebný zvláštny súhlas vodohospodárskeho orgánu, podmienený priaznivým hydrogeologickým posudkom.

Z hľadiska dlhodobej ochrany vodných zdrojov a vodných tokov platí:

• Stupeň užívania vody nesmie prekročiť stupeň jej obnoviteľnosti
• Emisie látkového znečistenia nesmú prekročiť adsorpčnú kapacitu životného prostredia
• Z hľadiska ohrozenia života nesmie dôjsť k narušeniu jeho prirodzeného stavu, hlavne k narušeniu jeho prirodzenej reprodukovateľnosti.

Tieto podmienky nie sú v súlade so súčasnou koncepciou vodného hospodárstva. Dnes je preukázané, že svetové zásoby neobnoviteľných surovín sa zmenšujú, a že aj užívanie sladkej vody prekračuje stupeň jej obnoviteľnosti. Vodné organizmy sú neustále viacej ohrozované, a ohrozované je aj zdravie ľudskej spoločnosti.

DELENIE ODPADOVÝCH VÔD V DESAR SYTÉME

Jeden človek vyprodukuje za rok okolo 500 litrov moču (tzv. žltá voda - yellow water) a 50 litrov fekálií za rok (tzv. hnedá voda - brown water). V prípade, že sa žlté a hnedé vody oddeľujú spoločne - hovoríme o vodách čiernych. Separácia odpadov rôznych kvalít a ich náležité čistenie a znovu-využitie (recyklácia) je odrazovým mostíkom budúceho lepšieho využívania látok v nej obsiahnutých. Pokiaľ dokážeme nakladať a hospodáriť s jednotlivými druhmi odpadových vôd oddelene - môžeme ich veľmi ľahko opätovne premeniť na prírodné hnojivo a zároveň predídeme v rámci prevencie šíreniu choroboplodných zárodkov z odpadových vôd a zbytočnému znečisťovaniu.

Látky	Produkcia [kg.(os.rok)-1]	Sivé vody [liter.(os.rok)-1]	Žlté vody [liter. (os.rok)-1]	Hnedé vody [liter.(os.rok)-1]
N	~ 4-5	~ 3 %	~ 87 %	~ 10 %
P	~ 0,75	~ 10 %	~ 50 %	~ 40 %
K	~ 1,8	~ 34 %	~ 54 %	~ 12 %
CHSK	~ 30	~ 41 %	~ 12 %	~ 47 %

Tab. 1.: Zloženie a produkcia látok obsiahnutých v odpadových vodách

DAŽĎOVÁ VODA

Zrážková voda sa dnes z väčšiny zastavaných, alebo inak povrchovo uzavretých oblastí nedostane prirodzenou cestou naspäť do kolobehu vody v prírode. To môže zapríčiniť pozvoľné, dlhodobé zmeny pôdnej štruktúry a vodných režimov, ktoré vedú k zmenšovaniu prirodzenej miestnej obnovy pod povrchových vôd a majú dopad na chemické a biologické pomery nad i pod terénom. Včlenenie zrážkových vôd naspäť do prírody čo najbližšie miestu ich dopadu je cieľom environmentálne, vodohospodársky, ekonomicky a technicky zmysluplným.

Približne 50% z priemernej spotreby pitnej vody na jedného obyvateľa nevyžaduje kvalitu vody - "pitnej", preto môže byť dažďová voda použitá ako náhrada.

Použitá voda:

• varenie, pitie - 4 l.(os.deň)^-1, umývanie riadu 8 l.(os.deň)^-1, telesná hygiena 46 l.(os.deň)^-1 - musí byť používaná voda pitná,
• pranie 16 l.(os.deň)^-1, splachovanie 40 l.(os.deň)^-1, zalievanie 7 l.(os.deň)^-1, údržba 4 l.(os.deň)^-1 - je možné použiť vodu zrážkovú.

Dažďové vody sú znečistené chemicky a mikrobiologicky, predstavujú teda v určitej miere riziko. Ak budú používané výhradne k splachovaniu, nenastane zdravotne nebezpečné prepojenie duálneho systému, a tým možné infikovanie pitného systému vodou dažďovou.

V súčasnosti sa ponúka niekoľko možností využívania dažďové vody:

Zavlažovanie - Dažďová voda je chudobná na soli, preto nedochádza k zasoľovaniu pôdy.

Pranie - Zachytená zrážková voda sa využíva s výhodou ako úžitková voda na pranie a to hlavne v oblastiach, kde je dostupná voda na pranie píliš tvrdá alebo obsahuje vyšší podiel železa, mangánu apod. Pri použití sa priaznivo prejaví mäkkosť dažďovej vody, ktorá podstatne lepšie rozpustí pracie prášky, čím zníži ich spotrebu, nemá tendencie sa usadzovať a tvoriť vodný kameň a preto nie je tak nutné používať drahé zmäkčovače vody. Úspory sa (okrem spotreby vody) teda dotýkajú aj zníženia spotreby pracích prostriedkov a zníženiu opotrebenia pračky.

Splachovanie - Pre WC je dažďová voda výhodná z dôvodu šetrenia pitnej vody a vzhľadom k tomu, že je mäkká, nedochádza k usadzovaniu vodného kameňa. Splachovaním sa spotrebuje spoločne so sprchovaním najviac vody v domácnosti a preto, že nevyžaduje vodu vysokej kvality, je používanie pitnej vody zbytočným plytvaním.

Údržba - Dažďovú vodu môžeme používať na umývanie áut, upratovanie a čistenie tam, kde nie je potrebná hygienicky nezávadná pitná voda. V prípadoch údržby je potrebné veľké množstvo vody, a preto využitie vody dažďovej je výhodné nielen environmentálne (z aspektu ochrany životného prostredia) ale aj ekonomicky.

Požiadavky na kvalitu dažďovej vody

Vyžívaním dažďovej vody z hľadiska jej zloženia nesmie dôjsť k:

• ohrozeniu zdravia užívateľa,
• ohrozeniu kvality pitnej vody (v dôsledku eventuálnych chybných inštalácií),
• obmedzeniu komfortu užívania vody,
• ku kontaminácii životného prostredia (predovšetkým pôdy a podzemnej vody).

Využívanie dažďových vôd prispieva k ochrane vodných zdrojov pitnej vody a prejaví sa:

• stabilizáciou hladiny podzemných vôd,
• znížením základného vodného odberu,
• znížením odľahčenia odpadových vôd o množstvo využitých dažďových vôd,
• znížením látkového znečistenia z prepadov jednotnej kanalizácie za dažďa,
• znížením hydraulického zaťaženia a látkového znečistenia na ČOV za dažďa,
• znižovaním nákladov a výdajov - zásobovanie vodou (príprava pitnej vody, potrubné siete),
• zachytením a akumuláciou časti dažďových vôd pri výdatných zrážkach (chráni povodie pred záplavami),
• možnosťou využitia zariadenia s nižšou kapacitou - finančná úspora,
• úsporou pracích a zmäkčovacích prostriedkov vďaka nízkemu stupňu tvrdosti dažďovej vody.

Druh znečistenia	Požiadavky na látkové zloženie dažďovej vody
	Závlahy	Údržba	WC	pranie
Nerozpustené látky (NL)	Inertné NL sú neškodné	Pri vyšších koncentráciách nevhodné	Spravidla bez významu	Spravidla nutná úprava (filtrácia)
Organické látky	Inertné a ľahko odbúratelné látky sú neškodné	Spravidla bez významu		V obvyklých koncentráciách bez významu
Ťažké kovy	Nebezpečenstvo akumulácie v pôdnej vrstve
Pesticídy	Ohrozenie rastlín a pôdnych organizmov
Mikroorganizmy	Spravidla bez významného vplyvu		Spravidla bez významného vplyvu	Spravidla bez významného vplyvu
Farba			Spravidla bez významu	Nebezpečenstvo zafarbenia
Zápach				Spravidla bez významu
Agresivita vody				Podľa zloženia vody a typu práčky
Celkové posúdenie	DV zo striech je často mnohokrát vhodnejšia ako PV	Použitie spravidla bez obmedzenia	Použitie spravidla bez obmedzenia	V prípade nadbytku DV a v kombinácii s PV pre poslednú fázu pracieho procesu

Tab. 2.: Požiadavky na látkové zloženie dažďovej vody (DV - dažďová voda, PV - pitná voda)

Neškodné odvedenie povrchových odtokov, hlavne tých extrémnych (silné zrážkové udalosti), vyžaduje značné technické a finanční výdaje pri projektovaní, výstavbe a prevádzke stokových sietí a čistiarní odpadových vôd. Cez všetky možné technické opatrenia sa však niektoré extrémne odtoky dostávajú do povrchových vôd, čo môže viesť k povodňovým stavom, alebo nárastu znečistenia malých tokov. Ak prihliadneme k možnému znečisteniu, ktoré odvodňované plochy môžu uvoľniť, je potom včlenenie zrážkových späť do prirodzeného kolobehu vody čo najbližšie miestu ich dopadu cieľom ekologicky, vodohospodársky, ekonomicky a technicky zmysluplným.

Preto je potrebné pri zohľadnení miestnych podmienok sledovať v prvej rade redukciu povrchového odtoku a jeho lokálne vsakovanie, a až v druhej rade sa uchýliť k zavedeniu vôd do stokovej siete. Rýchle odvádzanie dažďového odtoku zo spevnených plôch zvyšuje prirodzený prietok v menších vodných tokoch a vedie k požiadavkám na zvyšovanie ich kapacity.

Literatura

1. P.Lens, G. Lettinga, G.Zeeman.: Decentralised Sanitation and Reuse 2001, IWA Publishing, TJ International (Ltd), Padstow, Cornwall, UK, ISBN 1 900222 47 7.
2. Rešerš: Decentralizované odvádění odpadních vod a její opětovné použití, koncepce čištění pro kombinované odpadní vody z domácností. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta