09.04.2022 Tomáš Vítěz Monika Vítězová Biologické čištění odpadních vod Úvod Osnova předmětu Historie čištění odpadních vod Koloběh vody Legislativa Odvádění vod, hydraulika Znečišťující látky v odpadních vodách Mechanické čištění Biologické čištění Průběh a ukončení předmětu ukončení – kolokvium kredity – 3 Průběh semestru 18. 03. 2022 a 08. 04. 2022 - bloková výuka 22. 04. 2022 – exkurze ČOV – povinná účast na exkurzi – písemný test / ústní rozprava, orientace v problematice Inovace v sektoru vody Conserving and Recovering Energy Conserving and Recovering Nutrients Improving and Greening of the Water Infrastructure Conserving and Eventually Reusing Water Improving Performance of Small Systems Improving Resiliency of Water Infrastructure to the Impacts of Climate Change Improving Access to Safe Drinking Water and Sanitation Historie čištění odpadních vod Starověké Řecko, Řím • první kanalizační soustavy odpadní vody svedeny do řek, nebo vsakovány, Cloaca Maxima • archeologicky zdokumentované vegetační čistírny, Středověk • velký úpadek 18.století • výstavba kanalizačních systémů (odkanalizování armádních objektů, později církevních a veřejných staveb) Foto: Vítěz Historie čištění odpadních vod Konec 19.století – stokové soustavy ve většině evropských měst 1865 – Anglie - vznik „Royal Commission on River Pollution“ 1860 – První kanalizační ČOV – splaškové farmy 1876 – Anglie – první zákon o ochraně toků před znečištěním 1880 – První sedimentační čistírny 1898 – Anglie – založení „Royal Commission on Sewage Disposal“ 1900 – První biofiltry s přerušovanou činností 1910 – USA, pokusné provzdušňování splašků (pokusná ČOV Lawrence, Masachusetts) 1912 – Anglie, vynález aktivačního systému – Arden, Lockett, Fowler, ČOV Manchester Historie čištění odpadních vod Pražská kanalizační čistírna projekt sir William H. Lindley, uvedení do zkušebního provozu 1906, mechanické čištění metodou přerušované sedimentace, průtok 400 l/s, veškeré technologické zařízení na parní pohon 1920 – délka stokové soustavy 290 km 1921 – Elektrifikace 1927 – Intenzifikace – nová česlovna a lapáky písku 1967 – Ukončení provozu 1991 – Národní kulturní památka 1992 – Ekotechnické muzeum Foto: Vítěz Největší čistírny odpadních vod Beckton sewage works, Chicago, USA - v provozu od 1930, - projektováno 4 600 000 m3 odpadní vody za den, - čištěno 2 800 000 m3 odpadní vody za den, - 2 380 000 obyvatel Největší čistírny odpadních vod Seine-Aval water treatment plant, Achères, France - v provozu od 1940, - čištěno 2 000 000 m3 odpadní vody za den, - maximální průtok 33,5 m³/s, - 6 000 000 EO. Čistírny odpadních vod v ČR Proč čistit odpadní vody ??? Už ji pijete Městské odvodnění Zabývá se vznikem, transportem a čištěním odpadních vod a jejich vlivem na vodní toky a vodní zdroje. Hlavní prvky:  zásobování pitnou vodou  stoková síť  čistírna odpadních vod  recipient Hlavní úkoly:  ochrana vodních ekosystémů  osobní hygiena  obecná hygiena  komfort bydlení  ochrana před lokálními záplavami Městské odvodnění Počasí Spotřebitel Městské odvodnění Provozně ekonomické aspekty Miliardový podnik. Vodohospodářská infrastruktura patří nejvýznamnějším veřejným investicím. Obnova městského odvodnění je podstatně nákladnější než prvotní investice. Příklad hodnoty infrastruktury v obci s 2 500 obyvateli Druh veřejné infrastruktury Hodnota (mil. Kč) Podíl [%] Veřejné objekty (radnice, požární ochrana,....) 15,6 7 Škola 26 12 Kultura, sport (obecní sál, hřiště) 13 6 Domov důchodců 10,4 5 Obecní komunikace 26 12 Zásobování vodou 54,6 25 Kanalizace a ČOV 72,8 33 Městské odvodnění - geneze 1850 Stokové systémy 1920 Mechanické ČOV 1950 Biologické ČOV 2000 Změna koncepce odvodnění 2050 Nové technologie Co nejrychlejší odvedení všech odpadních vod Co nejpomalejší odvedení pouze splaškových odpadních vod Důsledné oddělení splaškových vod. Snaha o minimalizaci znečištění vod. Recyklace vod Voda - dostupnost zdroj: www.wikipedia.cz Voda – obnovitelné vodní zdroje v ČR Voda – vodní zdroje v EU 1000 m3 na obyvatele Voda – vodní zdroje v EU water stress when its annual water resources are below 1,700 m³ per inhabitant; Poland, Czech Republic, Cyprus, Malta Kvalita povrchových vod v ČR Kvalita povrchových vod v ČR Metodika hodnocení jakosti vody dle ČSN 75 7221 Ukazatelé jsou členěny podle normy do pěti skupin A – E A: Obecné, fyzikální a chemické B: Specifické organické látky C: Kovy a metaloidy D: Mikrobiologické ukazatele E: Radiologické ukazatele Kategorie upravitelnosti zdrojů surové vody Kategorie upravitelnosti povrchových vod pro ukazatele nejvíce ovlivňující jejich kvalitu Kategorie upravitelnosti podzemních vod pro ukazatele nejvíce ovlivňující jejich kvalitu Kvalita povrchových vod v ČR Kvalita povrchových vod v ČR Databáze látek ř e p k a ř e p k a k u k u ř i c e k u k u ř i c e Kvalita povrchových vod v ČR Kvalita povrchových vod v ČR Kvalita podzemních vod v ČR Kvalita podzemních vod v ČR podzemní voda (0,1 µg/l) pitná voda (1 až 6 µg/l Voda – odběry vod Voda – zásobování Městské odvodnění - fakta Městské odvodnění - vypouštění odpadních vod Legislativa Směrnice 91/271/EHS o čištění městských odpadních vod Zákon č. 254/2001 Sb. o vodách Zákon č. 274/2001 Sb. o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu, PRVKUK, PRVKUK-mapa JMK Zákon č. 541/2020 Sb. o odpadech Vyhláška č. 273/2021 Sb. o podmínkách použití upravených kalů na zemědělské půdě Legislativa - definice odpadních vod vody použité v obytných, průmyslových, zemědělských, zdravotnických a jiných stavbách, zařízeních nebo dopravních prostředcích – pokud mají změněnou jakost (i jiné vody z nich odtékající) vody z odkališť – pokud není využívána organizací (provozovatelem) průsakové vody ze skládek Změna jakosti - možnost vlivu na jakost povrchových nebo podzemních vod - fyzikálních vlastností, - chemických vlastností, - biologických vlastností, Legislativa – poplatek za znečištění UKAZATEL znečištění SAZBA Kč/kg LIMIT ZPOPLATNĚNÍ hmotnostní kg/rok koncentrační mg/l CHSK nečištěné odpadní vody 16 8 000 40 CHSK čištěné odpadní vody 8 10 000 40 CHSK výroba buničiny, textil 3 10 000 40 RAS 0,5 20 000 1200 NL 2 10 000 30 Pcelk 70 3 000 3 Nanorg 30 20 000 20 AOX 300 15 0,2 Hg 20 000 0,4 0,002 Cd 4 000 2 0,01 dílčí poplatek z objemu - od 2019; 0,1 Kč/m3 S účinností od 1. 1. 2019 se správcem poplatku za vypouštění odpadních vod do vod povrchových stal Státní fond životního prostředí České republiky Vypouštěné a zpoplatněné znečištění zdroj: VÚV TGM, z podkladů ČSÚ a s. p. Povodí Vypouštěné a zpoplatněné znečištění zdroj: VÚV TGM, z podkladů ČSÚ a s. p. Povodí Vypouštěné znečištění - 1990 až 2020 pokles vypouštěného znečištění - BSK5 o 96,5 %, - CHSKCr o 90,8 % - NL o 95,2 % Legislativa - rozdělení odpadních vod podle původu znečištění Splaškové odpadní vody Průmyslové odpadní vody Srážkové vody Vody balastní Městské odpadní vody Kvalita městských odpadních vod je určena kvalitou jejích jednotlivých složek a vzájemným objemovým podílem. vsakovací systémy potoky přepady z vodojemů chladící voda fontány prameny podzemní voda Populační ekvivalent (PE) Ekvivalentní obyvatel (EO) - srovnávací veličina umožňující stanovení znečištění jiných než splaškových vod ve vztahu ke splaškovým vodám, vyjádřená podle směrnice EEC parametrem 60 g/d BSK5, - ke stanovení tohoto vztahu může být použito i jiných parametrů určujících populační ekvivalent (CHSKCr, NL, denní množství odpadních vod, N, P, ….) Populační ekvivalent (PE) Ekvivalentní obyvatel (EO) Směrnice rady + vyhláška 428/2001 Sb. zatížení vyjádřené jako produkce organického biologicky odbouratelného znečištění, která odpovídá pětidenní biochemické spotřebě kyslíku (BSK5) 60 g O2/den, Zákon o vodách Jeden ekvivalentní obyvatel odpovídá produkci znečištění 60 g BSK5 za den, Legislativa Nařízení vlády č. 401/2015 Sb., 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. Nařízení vlády č. 57/2016 Sb., o ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění odpadních vod a náležitostech povolení k vypouštění odpadních vod do vod podzemních Aglomerace EU Total number of agglomerations (having the load of more than 2,000 p.e.) Total number of agglomerations 2,000-10,000 p.e. Total number of agglomerations >10,000 p.e. Number of big cities / big dischargers (having generated a pollution load of more than 150,000 p.e.) EU15 17,910 10,940 6,970 546 EU13 5,659 4,071 1,588 116 EU28 23,569 15,011 8,558 662 Total Load discharged from agglomerations (million p.e.) Total load discharged from agglomerations 2000-10000 p.e. (million p.e.) Total load discharged from agglomerations >10000 p.e. (million p.e.) Total load discharged from big cities discharging >150,000 p.e. (million p.e.) EU15 509 51 457 230 EU13 79 17 62 47 EU28 588 68 519 277 zdroj: https://ec.europa.eu/ Citlivé oblasti EU 16 států (Belgie, Česká republika, Dánsko, Estonsko, Finsko, Holandsko, Lotyšsko, Litva, Luxembursko, Malta, Německo, Polsko, Rakousko, Rumunsko, Slovensko a Švédsko) - aplikace způsobu čištění lepší než sekundární = defacto citlivá oblast, - všechny vodní útvary jsou citlivou oblastí, 12 států (Bulharsko, Francie, Chorvatsko, Irsko, Itálie, Kypr, Maďarsko, Portugalsko, Řecko, Slovinsko, Španělsko a Velké Británie) - Identifikovali individuální citlivé oblasti, přibližně 2900, - tyto oblasti představují 75 % rozlohy EU. Investice k dosažení požadavků směrnice Recyklace vody • REGULATION (EU) 2020/741 of 25 May 2020 on minimum requirements for water reuse Prevence havárií source: Trávníček et al. (2021) Data čištění odpadních vod