Můžeme se sprchovat dešťovou vodou? Nyní už ano!

Ing. Adam Bartoník, ASIO, spol. s r.o. a Ing. Oliver Ringelstein, INTEWA GmbH, ASIO

Sponzorováno

Německá technologie dodávaná českou firmou ASIO, spol. s r.o. umožňuje velice ekonomickou úpravu dešťové vody na vodu pitnou, resp. vodu dle nařízení EU použitelnou pro tělesnou hygienu, která kvalitou musí odpovídat vodě pitné, a to pomocí nové technologie.

Hospodaření s dešťovou vodou a její využívání je v Belgii povinné skoro ve všech regionech. Navíc mnohé budovy, i ty starší, jsou vybaveny systémem na zadržování dešťové vody. Ve stávajících aplikacích se voda používá většinou pouze pro zalévání zahrad. Úspora vody pouze při zalévání zahrady je ale zanedbatelná ve srovnání s používáním dešťové vody navíc i pro splachování toalet nebo pro sprchování.

Jedním z důvodů, proč se využití dešťové vody omezilo pouze na zahradu, bylo, že instalace dvojího (odděleného) zásobního potrubí byla shledána jako příliš nákladná. Druhý, neméně závažný důvod, byl ten, že konvenčně dodávané systémy pro dešťovou vodu poskytují (dle EU Bathing water regulation) vodu v kvalitě pouze pro konkrétní spotřebu, např. pouze pro splachování nebo na závlahu. Oba tyto problémy byly vyřešeny v projektu La Calamine v Belgii, a to pomocí systému AS-GW/AQUALOOP:

Kvalitativní požadavky nařízení Evropské komise pro „vody určené k lidské spotřebě“ jsou dodrženy, takže voda může být použita pro osobní hygienu.
Celá stávající síť vodovodního potrubí stávajícího domu mohla být použita bez rekonstrukce. Nově bylo nahrazeno pouze jediné potrubí, které zásobuje pitnou vodou kuchyni.

Voda použitá pro tělesnou hygienu, jako je sprchování a umývání rukou, musí mít dle nařízení EU o pitné vodě kvalitu odpovídající vodě pitné.

Za účelem splnění požadavků EU pro pitnou vodu německá společnost INTEWA GmbH ve spolupráci s českou společností ASIO, spol. s r. o. vytvořila nový koncept využití dešťové a šedé vody pro rodinné domy, a to v rámci Evropského projektu „Eko Inovace“ – voda určená k recyklaci. Tímto systémem se dá v rodinných domech uspořit i 90 % spotřeby pitné vody. Protože ne pro všechny rodinné domy a ne ve všech případech je možné použít vodu dešťovou, je tento systém možné využít i k recyklaci vody ze sprch, van a umyvadel, tzn. k využití šedých vod.

Tab. 1: Výsledky analýz dešťové vody a dešťové vody po filtraci systémem AS-GWAQUALOOP
Sledovaný parametr	Limitní hodnota (nařízení EU o pitné vodě)	Dešťová voda	Po filtraci pomocí AS-GW/AQUALOOP
E. coli	0/100 ml	0/100 ml	0/100 ml
Enterokoky	0/100 ml	0/100 ml	0/100 ml
Koliformní bakterie	0/100 ml	2/100 ml	0/100 ml
Koliformy při 22 °C	100/ ml	11/ ml	0/ ml
Koliformy při 35 °C	100/ ml	12/ ml	0/ ml
Pseudomonas A.	---	0/100 ml	0/100 ml
Celkový uhlík (TOC)	---	3/100 ml	2,8/100 ml
pH	9,5	10,79	10,36
Vápník			22,4 mg/l
Hořčík			< 0,5 mg/l
Vodivost při 25 °C	2790 μs/cm		215 μs/cm
Měď	2 mg/l		0,008 mg/l

Tab. 2: Analýza odtoku z čistírny šedých vod AS-GW/AQUALOOP
Sledovaný parametr	NSF norma	Šedá voda
E. coli	14/100 ml	< 1
Zákal	5 NTU	0,5 NTU
pH	6–9	7,8
BSK₅	10 mg/l	5 mg/l^*
^*8 týdnů po zapracování čistírny

Šedá voda je po vyčištění znovu využita pro splachování toalet. Šedá voda v sobě zároveň nese tepelný potenciál, který je využit pomocí jednoduchého tepelného výměníku. Tímto odpadním teplem je pak předehřívána voda vstupující do zásobníku teplé užitkové vody.

Hlavní výhody systému AS-GW/AQUALOOP:

ochrana vodních zdrojů,
ochrana a úspora infrastruktury,
úspora jak pro dodavatele, tak i pro zákazníka,
menší závislost na dodávkách pitné vody,
kvalitní, měkká voda bez vápníku,
minimum polutantů,
jednoduché stavební úpravy s možností použití většiny stávajících rozvodů.

Dovybavení domu systémem na dešťovou vodu

Dešťová voda je ze střechy o ploše 120 m² shromažďována v podzemní nádrži o objemu 10 m³. Na vstupu do nádrže je umístěn filtr AS-PURAIN. Tento filtr (jemné česle s průlinami 0,8 mm) je samočistící, protože využívá principu vodního skoku. Samozřejmostí je zpětná klapka proti vzduté vodě. Dešťová voda je filtrována a současně sterilizována membránovou stanicí s mikrofiltrací. Ta je umístěna přímo v nádrži a využívá vláknové membrány s velikostí pórů 0,2 μm. Z membránové stanice je voda vedena do zásobníku o objemu 350 litrů, který je umístěn ve sklepě domu. Aby se vyloučila jakákoliv pozdější mikrobiologická aktivita, je na výtlaku ze zásobní nádrže umístěna UV lampa.

Vyčištěná voda je čerpána pomocí systému AS-RAINMASTER Favorit SC do stávajícího rozvodu vody v domě. Pitnou vodou je zásobována pouze kuchyně a v případě poruchy nebo nedostatku vody také jednotka AS-RAINMASTER.

Kvalita vyčištěné vody je kontrolována v pravidelných intervalech. Pokud by výsledky dlouhodobého sledování ukazovaly stále stejně vysokou kvalitu přefiltrované vody, lze se do budoucna uvažovat o tom, že na tento systém bude napojena i kuchyně. Vzhledem k tomu, že byl použit stávající rozvod pitné vody, dosáhlo se při dovybavení rodinného domu zmíněným systémem na dešťovou vodu značné úspory.

Shrnutí poznatků a techniky použité pro dešťovou vodu:

plocha střechy 120 m²,
filtr AS-PURAIN na přítoku do zásobní nádrže dešťové vody,
objem nádrže 10 m³,
membránová stanice s mikrofiltrací umístěná přímo v nádrži,
zásobní nádrž vyčištěné vody o objemu 350 litrů umístěná ve sklepě,
čerpání pomocí systému AS-RAIMASTER Favorit SC s frekvenčním měničem,
UV lampa na výtlaku do potrubí (výkon 20 W),
zásobování vodou pro sprchu, pračku a umyvadla,
možnost dopouštění pitnou vodou, pokud by došla voda dešťová,
přímé připojení pitné vody pouze do kuchyně.

Kvalita dešťové vody

Kvalita dešťové vody a schopnost zařízení vodu efektivně sterilizovat byla otestována na různých úrovních systému jak v průběhu instalace, tak i při plném provozu. Analýzy ukazují, že bakteriální znečištění surové dešťové vody ze zásobní nádrže je velice malé. Navíc jak bakterie E. Coli, které jsou indikátorem fekálního znečištění, tak i patogeny Pseudomonas Aeruginosa nebyly v žádném vzorku pozorovány. Potenciál membránové filtrace lze doložit analýzami. Výsledky ukazují, že UV lampa není prozatím potřeba, ale poskytuje dodatečnou ochranu systému. Limitní hodnoty nařízení pro „vodu pro lidskou potřebu“ nejsou překročeny (tabulka 1.). U prvních vzorků bylo pouze překročeno pH, což bylo pravděpodobně zapříčiněno zbytkem cementu, který se dostal do nádrže při výstavbě.

Recyklace šedé vody

V tomto konkrétním projektu nebylo možné pokrýt celou spotřebu vody (pro 4 osoby) pouze dešťovou vodou. Skoro 30 m³ vody ročně je možno získat recyklací vody šedé, svedené ze sprchy a z umyvadel. Takto, tedy kombinací dešťové a šedé vody, jsme schopni pokrýt skoro celou spotřebu domácnosti, která se pohybuje okolo 100 m³ vody za rok. Pouze lehce znečištěná voda z osobní hygieny je svedena do čistírny AS-GW/AQUALOOP a po vyčištění je znovu použita pro splachování toalet.

Obr. 1: Celá technologie na úpravu šedé vody včetně zásobníku teplé užitkové vody

V porovnání se zařízením na úpravu dešťové vody technologie na šedé vody využívá dvě menší nádrže o objemu 350 litrů. Tento objem je dostačující pro spotřebu toalet během jednoho dne. Mechanické předčištění šedých vod, odstraňující mechanické nečistoty (vlasy, chlupy), je prvním stupněm úpravy šedé vody. Poté je voda biologicky čištěna v provzdušňované nádrži. Mikroorganismy jsou podporovány nosičem biomasy (konstrukce s velkým specifickým povrchem). Dalším krokem je mikrofiltrace na membránové stanici, kde je umístěna vláknová membrána. Tímto krokem jsou z vody odstraněny všechny bakterie a viry, které mohou být v šedé vodě obsaženy. Takto vyčištěná voda splňuje limity pro vodu na koupání. Již vyčištěná voda je uskladněna v druhé nádrží a pomocí systému AS-RAINMASTER Eco čerpána do rozvodu k toaletám.

Recyklace tepelné energie

Obr. 2: Tepelný výměník v nádržích AS-GW/AQUALOOP

V biologické části čistírny šedých vod je umístěn tepelný výměník, který slouží pro předehřev upravené dešťové vody, která poté vstupuje předehřátá do zásobníku TUV.

Shrnutí poznatků a techniky použité pro šedou vodu:

provzdušňovaná nádrž s fluidním ložem a nárustovými kulturami,
mechanické předčištění se skimmerem, zpětnou klapkou a bezpečnostním obtokem,
membránová stanice s ultra/mikrofiltrací,
zásobník na vyčištěnou vodu o objemu 350 litrů,
čerpání do rozvodu k toaletám pomocí systému AS-RAINMASTER Eco (100 W),
možnost doplnění dešťovou vodou,
tepelný výměník pro předehřev teplé užitkové vody.

Rizika

Riziko přímé kontaminace z dešťové vody je eliminováno sterilizací na membránové stanici AS-GW/AQUALOOP. V závislosti na umístění celého systému musí být vždy bezpečně stanoveno, které parametry by se měly v dané lokalitě sledovat (různé národní předpisy pro různé chemické látky nebo soli atp.). Rizikové mohou být např. měděné nebo pozinkované střechy, které můžou zvyšovat úroveň hladiny těchto prvků v skladované vodě. Dalším příkladem mohou být lokality s „kyselým deštěm“. Kvůli nízkému pH může docházet ke korozi kovových součástí. Úprava pH je ale velice nenáročná a dá se bez problémů vyřešit.

Problémem, ačkoli poměrně zanedbatelným, může být i špatná kvalita ovzduší, která přímo ovlivňuje kvalitu vody dešťové. Ve většině evropských zemí je sice kvalita ovzduší dobrá, ale lokálně se mohou potíže vyskytnout, a to např. v blízkosti velkých průmyslových podniků.

Náklady a potenciál úspor

Vzhledem k ceně technologie a možnosti úspor je velice obtížné uvedený příklad převést do obecné roviny. U každého projektu existuje několik faktorů, které se vždy musí brát v potaz. Ať už je to cena vody, vhodnost využití dešťové vody nebo koncepce domu. Na těchto faktorech pak závisí i doba návratnosti investice. Jak je ukázáno výše, tento systém je možné použít jako ostrovní, což může mít několik výhod, např. v oblastech s omezenými možnostmi zásobování vodou.

Shrnutí

Tab. 3: Shrnutí výsledků projektu La Calamine, Belgie
Rodinný dům	La Calamine, Belgie
Plocha střechy	120 m³
Výnos dešťové vody	cca 90 m³/rok
Spotřeba vody pro 4 osoby^*	cca 105 m³/rok
Spotřeba upravené dešťové vody	cca 70 m³/rok
Spotřeba upravené šedé vody	cca 30 m³/rok
Celková úspora vody	cca 100 m³/rok
Průměrná cena vody v Německu^**	5,00 €/m³
Cena elektrické energie na m³ upravené vody při ceně 0,23 €/kWh	0,43 €/m³
Potenciál úspory	4,57 €/m³
Potenciál tepelného výměníku^***	max. výnos 12 kWh/m³
Úspora tepelným výměníkem	0,23 €/kWh = 2,76 €/m³
Varianta 1^**** Dešťová a šedá voda včetně tepelného výměníku	Investiční náklady cca 15 684,00 € Prostá doba návratnosti 16,73 roků
Varianta 2^**** Pouze dešťová voda	Investiční náklady cca 9 621,00 € Prostá doba návratnosti 12,03 roků
Varianta 3^**** Pouze dešťová voda – výstavba „svépomocí“	Investiční náklady cca 7 241,00 € Prostá doba návratnosti 9,05 roků
^* Pro srovnání: spotřeba vody v Německu pro 4 osoby je 180 m³ a v USA pro 4 osoby je 430 m³ ^ Je uvedeno vodné a stočné v jedné ceně ^* Je brán ohřev pomocí elektrické energie ^**** Při průměrné spotřebě 125 m³/rok

V demonstračním projektu v belgickém La Calamine bylo prokázáno, že v rodinném domě je s využitím systému AS-GW/AQUALOOP možné nahradit skoro celou spotřebu pitné vody. Navíc je třeba poznamenat, že tato technologie může být lehce instalována i do stávající budovy. Samozřejmě je ale výhodnější počítat s různým využitím dešťové nebo šedé vody již v projektu nové stavby.

Technologie AS-GW/AQUALOOP tedy představuje nový směr v oblasti šedých vod. Nemalý dopad by tato technologie měla mít i na úspory při zásobování pitnou vodou.

Obr. 3: Schéma zapojení dešťové a šedé vody

Bioreaktor šedé vody, 350 litrů
Membránová stanice AS-GW/AQUALOOP
Tepelný výměník v bioreaktoru
Mechanické předčištění AS-GW/AQUALOOP
Zásobní nádrž vyčištěné vody, 350 litrů
AS-RAINMASTER Eco
Zásobník teplé užitkové vody
Zásobní nádrž upravené dešťové vody
UV lampa
AS-RAINMASTER Favorit SC
Zásobník dešťové vody, 10 m³
Membránová stanice AS-GW/AQUALOOP na dešťovou vodu
AS-PURAIN filtr na dešťovou vodu

Poděkování

Tento projekt je spolufinancován z fondů Evropské unie EU ECO Inovation pod značkou ECO/12/332876/AQUALOOP.

WWW stránky projektu: http://aqualoop-eu.intewa.net/

ASIO

Společnost ASIO TECH, spol. s r.o. a ASIO NEW, spol. s r.o. poskytuje komplexní dodavatelské služby v oblasti čištění odpadních vod, úpravy vod a čištění vzduchu.

Více o firmě Chci další informace Webové stránky