Decentralizovaný spôsob nakladania s odpadovými vodami, část 2 - Delenie odpadových vôd

ŽLTÁ A HNEDÁ VODA

Každá osoba priemerne vyprodukuje 1-1,5 litra za deň. Moč zdravej osoby je sterilný. Na rozdiel od fekálií, moč všeobecne neobsahuje baktérie, plesne alebo vírusy (zdravá osoba). Základnými nutrientami, ktoré moč obsahuje je dusík, fosfor a draslík. Všetky tieto 3 základné nutirenty sa nachádzajú nielen v moči ale aj vo fekáliách, ktoré sú vylučované z tela, rozdiel je však v ich pomere (Obr.1).

Príliš veľké vylučovanie dusíka a fosforu má negatívne dopady na povrchové vody a zapríčiňuje vznik eutrofizácie. Dusík v porovnaní s fosforom a draslíkom patrí medzi obnoviteľné zdroje (78% vzduch). Veľké množstvo fosforu je nevhodné v povrchových vodách. Fosfor hrá kľúčovú úlohu pri hnojení a nie je možné ho nahradiť žiadnou inou látkou. Získava sa z fosfátových hornín, ktoré patria k neobnoviteľným zdrojom. Tieto horniny ešte navyše obsahujú ťažké kovy, ktoré ich znečisťujú. Stopové prvky z nich sa nachádzajú vo fosfátových hnojivách a následne znečisťujú poľnohospodársky sektor. Draslík tiež nepatrí k obnoviteľným zdrojom.

Obr. 1: Percentuálne zastúpenie nutrientov v moči a fekáliách

Moč obsahuje najviac emisií nutrientov z ľudského metabolizmu. Značné množstvo nutrientov obsiahnutých v moči môže uspokojiť veľkú časť poľnohospodárskych požiadaviek na nutrienty. Z tohto dôvodu, využitie moču ako hnojiva je dôležitým krokom smerujúcim k uzavretému cyklu nutrientov. Pre zdôraznenie skutočnosti, že moč je bohatý na nutrienty, používame termín - antropogénne nutrienty.

ZARIADENIA NA SEPARÁCIU

No -mix toalety sú zariadenia, ktoré slúžia na separáciu žltej, prípadne hnedej vody (Obr. 2).

Výhodný spôsob odkanalizovania, ktorý je vhodný pre malé oblasti alebo domácnosti je založený na používaní "No-mix toaliet". "No-mix toalety" sú zariadenia, ktoré slúžia na separáciu moču a fekálií. Následne je moč uskladňovaný a spracovávaný oddelene od fekálií. Žlté vody (moč) sú zhromažďované bez zriedenia inými vodami (poprípade s veľmi malým zriedením napr. 0,2-0,5 l vody - záleží to od použitého druhu "No-mix toalety") a je možné ich priamo použiť na hnojenie pôdy. Skladba nutrientov je vhodná pre všetky typy pôdy.

Suchý pisoár (waterless urinals) je zariadenie, ktoré pracuje bez použitia vody na splachovanie (Obr. 3, 4).

Na splachovanie nie je používaná pitná voda (celkové náklady na pitnú vodu sa redukujú, 100% úspora pitnej vody na splachovanie).

Z hľadiska DESAR systémov je separácia moču len prvým krokom. Avšak, je to krok s niekoľkými výhodami:

• separácia moču ihneď vedie k úspore vody
• prináša značné výhody pre ČOV a recipient

Obr. 2: No-mix toalety a) Roediger, b) Swiss toilet, c) Dubbletten, d) Roevac vacuum toilet

Pri použití týchto systémov dochádza k zamedzeniu vstupu nutrientov do splaškových odpadových vôd, ich separácia a následné využívanie je v koncentrovanom stave. Zmena sa môže nastať postupne, v prirodzenom rytme výmeny hygienických zariadení v domácnostiach. Príkladom možného využitia odpadovej vody ako zdroja surovín je oddelené zhromažďovanie moču a jeho následné spracovanie za účelom využitia niektorých látok (napr. dusík a fosfor) ako surovín.

Obr. 3: Suchý pisoár a,b) Flickr, c) Kohler Steward, d) Uridan

Separácia odpadov rôznych kvalít a ich náležité čistenie a znovu-využitie je odrazovým mostíkom budúceho lepšieho využívania látok v nej obsiahnutých. Pokiaľ dokážeme čierne vody zbierať oddelene od ostatných, môžeme ich veľmi ľahko opätovne premeniť na prírodné hnojivo a zároveň predídeme v rámci prevencie šíreniu choroboplodných zárodkov z odpadových vôd a zbytočnému znečisťovaniu.

Obr. 4: Suchý pisoár - princíp (EcoTrap)

SIVÁ VODA

Každá osoba vyprodukuje 25.000-100.000 litrov sivých vôd za rok. Do systému manažmentu sivých vôd sú zahrnuté všetky odpadové vody z domácností okrem odpadovej vody z toaliet. Hlavnou bariérou širšieho a rozsiahlejšieho rozptylu nakladania so sivými vodami na úrovni domácností je nedostatok informácií - vedomostí a skúseností. Zahrňuje to v sebe veľký potenciál zdravšieho a čistejšieho života založeného na znovu-využití jednotlivých zdrojov. Všeobecne najväčší podiel využitia sivých vôd v domácnostiach je vo využití v záhrade na polievanie. V posledných 3-dekádách zaznamenalo znovu-využitie odpadových vôd v poľnohospodárstve obrovský nárast (v zahraničí), hlavne vďaka nedostatku alternatívnych zdrojov vody slúžiacich k zavlažovaniu a vysokým nákladom na intenzifikáciu stavajúcich ČOV. Motivácia pri rozhodovaní - určení čistenia odpadových vôd decentralizovaným spôsobom je pre každého človeka v súčasnej dobe rozdielna a ovplyvnená mnohými faktormi.

DEFINÍCIE A POUŽÍVANÁ TERMINOLÓGIA

V nasledujúcom texte je zhrnutá terminológia a definície používané v dostupnej literatúre. Najväčšie rozdiely sú v definovaní a zaradení kuchynských vôd. Tabuľka 2 poskytuje náhľad na používané definície.

DEFINÍCIE	ZAHRNUTIE KUCH. VÔD	REFERENCIE
Odpadové vody z kúpeľní, spŕch, umývadiel, pračiek a umývačiek riadu, práčovní a kuchynských umývadiel (okrem vody z toaliet)	ANO	(Ledin a kol. - 2001, Ericsson a kol. - 2002, Ottoson and Stenstrom - 2003, Jefferson a kol. - 2001, Otterpohl a kol. 1999, Gunther - 2000)
Odpadové vody z kúpeľní, spŕch, umývadiel, pračiek a umývačiek riadu, práčovní (okrem vody z toaliet), vody obsahujúce detergenty	NIE	(Wilderer - 2003, Christova Boal a kol. - 1996)
Odpadové vody z kúpeľní, spŕch, umývadiel, pračiek a umývačiek riadu, práčovní a kuchynské odpady z drvičov odpadu (okrem vody z toaliet)	ČIASTOČNE	(Greywater.com - 2004)

Tab. 1: Definícia sivých vôd - kuchynský odpad

Odpadová voda z kuchynských umývadiel a kuchynské odpady z drvičov odpadu sú občas vyraďované zo zdrojov sivej vody, pretože predstavujú mikrobiálne znečistenia/alebo oleje a tuky, čo môže mať negatívny vplyv na životné prostredie. Avšak v mnohých prípadoch je kuchynský odpad zahrňovaný medzi sivé vody.

Najpoužívanejšia terminológia pre sivé vody v svetovej literatúre sú:

Grey water, Greywater, Grey waste water - britské označenie
Gray water, Graywater, Gray wastewater - americké označenie

Najznámejšie synonyma pre sivé vody:

Sludge, Reclaimed water, Diluted waste water, Light waste water

Charakteristika sivých vôd: Veľké množstvo nahromadených dát vzťahujúcich sa k fyzikálnej a chemickej charakteristike sivých vôd je všeobecne založené na 4 kategóriách sivých vôd: kúpeľňa, práčovňa, kuchyňa a zmiešaný odpad. Sivé vody môžu byť rozdelené do niekoľkých skupín, podľa zdroja - viď tabuľka 2.

ZDROJE VODY	CHARAKTERISTIKA
PRÁČOVŇA	Mikrobiologicky: premenlivá tepelná odolnosť na baktérie Chemicky: sodík, fosfát, bór, detergenty, amoniak a dusík z pracích práškov Fyzikálne: vysoké hodnoty nerozpustených látok, prach a zákal Biologicky: vysoké hodnoty biochemickej spotreby kyslíku (BSK)
KÚPEĽŇA	Mikrobiologicky: nižšia tepelná odolnosť na baktérie Chemicky: mydlo, šampón, farba na vlasy, zubná pasta a čistiace prostriedky Fyzikálne: vysoké hodnoty nerozpustených látok, chlpy a zákal Biologicky: nižšie hodnoty biochemickej spotreby kyslíku (BSK)
KUCHYŇA	Mikrobiologicky: premenlivá tepelná odolnosť na baktérie Chemicky: detergenty, čistiace prostriedky Fyzikálne: časti potravín, olej, tuk a zákal Biologicky: vysoké hodnoty biochemickej spotreby kyslíku (BSK)

Tab. 2: Definícia sivých vôd - charakteristika

Najvýznamnejšie znečistenie sivých vôd je vytvárané vďaka detergentom z pracích práškov, ktoré obsahujú vysoké koncentrácie solí a v mnohých prípadoch obsahujú fosfor a sú alkalické.

Chemický parameter: Všeobecné rysy sivých vôd sú založené na nižších koncentráciách organických látok a nutrietov (napr. dusík, fosfor) a mikroorganizmoch ako v čiernej vode. Avšak koncentrácia fosforu, ťažkých kovov a xenobiotického znečistenia v sivých vodách sú veľmi blízke hodnotám v čiernych vodách. Hlavný zdroj týchto znečistení sú chemické produkty ako detergenty z práčovní, šampóny, mydlá, zubné pasty a rozpúšťadlá.

Všeobecne hydro-chemický parameter: Zloženie BSK a CHSK signalizuje nebezpečenstvo vyčerpania kyslíku v dôsledku poklesu organických látok behom transportu a uskladnenia a pokles produkcie sulfidu, spôsobujúci zápach.

CHEMICKÉ VLASTNOSTI	PRÁČOVŇA	KÚPEĽŇA	KUCHYŇA
pH [ - ]	9,3-10,00	5-8,1	6,3-7,4
Alkalita [mg.l-1 ]	83-200 ako CaCO3	24-136 ako CaCO3	20-340
Tvrdosť [mg.l-1 ]	-	18-52 ako CaCO3	-
BSK5 [mg.l-1 ]	48-380	76-200	-
CHSK [mg.l-1 ]	375	280 až 8000 CHSKCr	26-1600
Rozpustený kyslík [mg.l-1 ]	-	0,4-4,6	2,2-5,8
Sulfát [mg.l-1 ]	-	12-40	-
Chlorid (Cl) [mg.l-1 ]	9,0-88	3,1-18	-
Oleje a tuky [mg.l-1 ]	8,0-35	37-78	-

Nutrienty v sivých vodách: V krajinách kde nie sú fosfátové pracie prášky zakázané, sú primárnym zdrojom fosfátu v sivých vodách. Sivé vody majú príznačný N/P koeficient 2, teda ďaleko od optimálneho N/P koeficientu okolo 10, ktorý je optimálny pre absorpciu rastlín. Preto je veľmi dôležité kedy sú sivé vody používané na zalievanie.

CHEMICKÉ VLASTNOSTI	PRÁČOVŇA	KÚPEĽŇA	KUCHYŇA
Ncelk. [mg.l-1 ]	6-21	0,6-7,3	13-60
Pcelk. [mg.l-1 ]	0,062-57	0,11-2,2	3,1-10

Tab. 4 Namerané hodnoty nutrientov v sivých vodách

Literatura

1. Morel. A, Imhof, B., Muhlemann, J.: Greywater treatment on household level in developing countries - a state of the art rewiev. Semester work, February 2005, EAWAG Sandec ETH Duwis.
2. Rešerš: Decentralizované odvádění odpadních vod a její opětovné použití, koncepce čištění pro kombinované odpadní vody z domácností. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav vodního hospodářství obcí 2006.